Закон в науке: Учим матчасть: что такое научный закон, и в чем его отличие от гипотезы, теории и факта?

Учим матчасть: что такое научный закон, и в чем его отличие от гипотезы, теории и факта?

[mybigtext]Многие люди считают, что, если ученые нашли доказательства, поддерживающие гипотезу, она «прокачивается» до теории, а если теория оказывается верной, она становится законом. Однако это так не работает. Факты, теории, гипотезы и законы — разные части научного метода. Они могут развиваться, но переходить одно в другое — нет. Поговорим о всей четверке и постараемся понять, какое место в этом квартете занимает научный закон.[/mybigtext]

Что такое научный закон?

Если в общем, то научный закон — это описание наблюдаемого явления. Он не объясняет, почему это явление существует и что его вызывает. Объяснение — это уже научная теория, и все, кто думает, что теория по логике должна переходить в закон, глубоко заблуждаются.

[mydoubleline]«В науке законы — это точка старта, — говорит доцент биологии и биоинженерии из Технологического института Роуз-Халман Питер Коппингер. — Отсюда ученые могут задавать свои как и почему».[/mydoubleline]

Научный закон, гипотеза, теория и факт

Опираясь на данные Калифорнийского университета, для начала разграничим «четырех всадников» научного метода.

• Факт. Заявления, которые возможны только после прямого наблюдения. Например, у меня за окном стоит 20 деревьев. Просто и доказуемо.
• Гипотеза. Это не просто догадка или предположение, а намного больше. Дело в том, что гипотеза строится на предыдущем опыте, научном знании, наблюдениях и логике. Гипотеза — это, скорее, объяснение явления, а не догадка. «Столовая соль будет растворяться в воде быстрее, чем каменная» — еще не гипотеза. «Размер площади субстанции влияет на скорость растворения: большая площадь ведет к ускорению процесса растворения» — вот это уже ближе к гипотезе, т.к. есть объяснение, почему так происходит. После этого гипотезу можно проверить, провернув то же самое, например, с сахаром. Если сахарная пудра растворится быстрее сахарного песка — гипотеза получит подтверждение. Конечно, подтверждение должно быть не одно.
• Теория. Это объяснение широкого спектра явлений. Обычно они кратки (не включают большого списка исключений и специальных правил), последовательны, систематичны и могут быть использованы для предсказания целого ряда различных ситуаций. Теория с большой охотой принимается научным сообществом, если она подтверждена разными способами доказательства. Конечно, даже самые монументальные теории можно пошатнуть новыми доказательствами.
• Закон. Научный закон, в отличие от обычного, не является неоспоримым и может иметь исключения. Как и другие виды научного знания, он может быть опровергнут. Обычно это обобщение информации, описание в компактном формате, которое помогает нам строить ожидания от той или иной ситуации. В отдельных случаях закон может быть похож на факт, но тут проводится незамысловатая черта. «За окном растет 5 деревьев» — факт, «яблоко падает с дерева вниз, а не вверх» — закон. Разница в том, что закон справедлив для конкретных обстоятельств, он является описанием взаимодействия двух и более вещей. Из-за силы притяжения яблоко падает вниз. Переносим ситуацию в вакуум и закон более не применим. А деревья как росли за окном, так и растут. Или не растут, что тоже не более чем факт.

Разнообразие научных законов

Некоторые законы устанавливают связи между наблюдаемыми феноменами. Например, уравнение состояния идеального газа описывает, как давление, молярный объем и абсолютная температура идеального газа зависят друг от друга. Другие законы имеют дело с явлениями, которые вообще нельзя непосредственно наблюдать. Так, второй закон термодинамики связан с понятием энтропии, которую нельзя наблюдать, так же, как объем или давление. Есть законы, которые предлагают более механистическое объяснение того или иного феномена. К примеру, первый закон Менделя — «При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей». Он наглядно объясняет и унифицирует определенные принципы передачи наследственных признаков.

На примерах о различии теории и закона

Хотя и научные законы, и научные теории опираются на обширную базу эмпирический данных, принятых в научном сообществе, и способствуют ее унификации, это не одно и то же.

[mydoubleline]«Закон — это описание (зачастую математическое) естественных явлений. Например, закон всемирного тяготения Ньютона или закон независимого наследования Менделя. Они описывают явление, но не объясняют, почему так происходит», — говорит Коппингер.[/mydoubleline]

Закон всемирного тяготения был открыт в XVII в. Он математически объясняет, как два тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом. Однако ньютоновский закон не объясняет, что такое гравитация или как она работает. Три века спустя с этим справился Альберт Эйнштейн, разработав теорию относительности. Только после этого ученые действительно начали понимать, что же это за гравитация такая и как же она все-таки работает.

Другой пример различия между законом и теорией рассмотрим на третьем законе Грегора Менделя: «При скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях». «Мендель не знал ничего о ДНК или хромосомах. Биохимическое объяснение его закона появилось спустя сотню лет вместе с их открытием. Хромосомная теория наследственности используется для объяснения этого закона по сей день (а это уже более 100 лет — прим. ред.)», — говорит Коппингер.

Введение к научно-популярной энциклопедии Джеймса Трефила «Природа науки. 200 законов мироздания»

Законы природы — скелет Вселенной. Они служат ей опорой, придают форму, связывают воедино. Все вместе они воплощают в себе умопомрачительную и величественную картину нашего мира. Однако важнее всего, наверное, то, что законы природы делают нашу Вселенную познаваемой, подвластной силе человеческого разума. В эпоху, когда мы перестаем верить в свою способность управлять окружающими нас вещами, они напоминают, что даже самые сложные системы повинуются простым законам, понятным обычному человеку. Но прежде, чем приступить к обзору законов природы, подумаем, откуда они берутся и какую роль играют в предприятии, именуемом наукой.

О науке

Большинство из нас почти всю свою жизнь прожило в XX веке. Задумайтесь над простым вопросом: что так сильно отличает этот век, только что оставленный нами позади, от всего, что было до него? Конечно, он был веком разрушения старых политических укладов и прихода новых, но то же можно сказать почти про любое столетие со времен появления первых письменных источников. Он был веком великих писателей и художников, но и в этом нет ничего нового. Он дал миру новые виды искусства (на ум приходят джаз и кино). Может быть, со временем они займут свое место рядом с классической оперой и симфонической музыкой. Я в этом сомневаюсь, но, как бы то ни было, это не первый и не последний случай рождения новых видов искусства.

Мне кажется, именно развитие науки и технологии наложило печать уникальности на XX век. Если составить список важных достижений столетия, в него могли бы войти:

антибиотики, высадка астронавтов на Луне, компьютеры, Интернет, операции на открытом сердце, реактивные самолеты, мороженые продукты, небоскребы.

Невероятный рост населения и мировой экономики за последние сто лет — прямое следствие невероятного роста объема накопленных нами знаний о Вселенной.

В определенном смысле, в этом нет ничего особенно нового. Все по-настоящему глубокие изменения в жизни человечества происходили благодаря новым знаниям. Например, около 10 000 лет назад кому-то — вероятно, женщине, жившей на Ближнем Востоке — пришло в голову, что вместо того, чтобы питаться собранными дикими растениями, их можно выращивать и культивировать. Так появилось сельское хозяйство — новшество (независимо воспроизведенное во многих частях света), без которого невозможна современная цивилизация. Несколько веков назад шотландский инженер по имени Джеймс Уатт создал пригодный к использованию паровой двигатель, ставший неотъемлемым элементом промышленной революции. Возможно, когда-нибудь ученые поставят в один ряд с ним изобретенный в 1947 году транзистор и недавно завершенный проект «Геном человека» как важнейшие вехи истории человечества.

Конечно, при таком взгляде на науку нас интересует прежде всего приносимая ей практическая польза, улучшение здоровья людей и рост жизненного комфорта. Но есть у науки и другое измерение. Улучшая качество нашей жизни, она в то же время открывает для нашего интеллекта великолепное окно во Вселенную. Она показывает нам, что весь окружающий нас мир существует по общим правилам и принципам, и эти правила и принципы можно обнаружить с помощью научных методов. Правила, испытанные и проверенные самым тщательным образом, возведены в ранг «законов природы», хотя, как мы увидим, ученые и философы далеки от согласия относительно использования этого термина. Из законов природы складывается интеллектуальная структура, в которой есть место для любого явления во Вселенной.

Люди всегда испытывали любопытство по отношению к окружающему их миру — не в последнюю очередь потому, что выживание человека часто зависело от его способности прогнозировать развитие той или иной ситуации. Фермеры давным-давно выработали систему знаний о погоде и климате, позволявшую им получать хорошие урожаи, охотники изучили повадки своей добычи, а моряки научились находить в море и на небе признаки надвигающихся штормов. Но особые приемы и методики, совокупность которых мы называем наукой, появились лишь несколько сотен лет назад. Почему это произошло именно тогда и именно в Европе, а не где-то еще — на эти вопросы пусть отвечают историки. Нам же важно понять, что такое наука и каким образом она подводит нас к тому, что мы называем законами природы.

Прежде чем мы начнем, хочу вас предупредить об одной вещи. Вам часто придется сталкиваться, особенно в учебниках, с последовательностью действий, называемой «научным методом». Обычно объясняют, что «сначала ученый выполняет шаг X, затем Y, а потом Z и так далее. Можно подумать, будто заниматься наукой — все равно что выпекать печенье по рецепту. Проблема с этим подходом не в том, что он совершенно неверен — ученые действительно часто выполняют шаги X, Y и Z. Беда в том, что в нем не предусмотрено место для творчества, изобретательности и простого человеческого упрямства — извечных и неотъемлемых составляющих научного труда. Определять научный процесс как «метод» — то же, что, описывая картину Рембрандта или Ван Гога, говорить лишь о том, где какие краски нанесены на холст. Наука — не книжка для раскрашивания, где каждому цвету соответствует номер.

Поэтому, когда речь заходит о том, как устроена наука и как ученые открывают законы природы, я предпочитаю использовать аналогию с юридической практикой. Я имею в виду, что описанные ниже элементы надо рассматривать не как часть жестко заданной последовательности шагов, а как ступени процесса, осуществляемого учеными. Другими словами, думая о науке, надо иметь в виду все эти составляющие, при этом каждый раз решая, насколько важна каждая составляющая в данном контексте (и вообще все ли они присутствуют). Иначе говоря, нет фиксированной, жесткой последовательности действий, позволяющей прийти к выводу, является ли нечто наукой или нет.

В целом, большинство ученых используют более или менее одну и ту же последовательность шагов (мы ее описываем ниже), и в учебниках, как правило, фигурирует именно она. Но иногда случаются интуитивные прозрения и прорывы, которые в вашем представлении, может быть, не ассоциируются с образом рассудительных ученых в белых халатах. Это хорошо, потому что больше всего мне хочется, чтобы вы вынесли из этой книги представление о том, что наука, как и искусство, — один из главных путей реализации тяги человека к творчеству, и что ученые разделяют со всеми нами человеческие наклонности и слабости. Помня про эту оговорку, рассмотрим теперь составляющие научного процесса.

Наблюдение или эксперимент?

Чтобы узнать, что представляет собой мир, посмотрите, и вы увидите, каков он. Это утверждение кажется совершенно очевидным, и вы, возможно, удивились тому, что я потрудился привести его здесь, но дело в том, что оно представляет собой краеугольный камень науки. И все же оно по сей день не снискало всеобщего признания, и уж точно не признавалось всеми на протяжении истории.

На протяжении большей части документированной истории люди, сталкиваясь с противоречием между наблюдением реального мира и толкованием религиозной доктрины, последовательно исходили из положений доктрины, а не результатов наблюдений. Например, из-за неверного толкования Библии иерархи Католической церкви в XVII веке заставили Галилея отречься от представления о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Нечто похожее можно наблюдать сегодня в США, где школьные комитеты часто игнорируют огромное количество данных, подтверждающих теории эволюции и «Большого взрыва», предпочитая придерживаться толкования Книги Бытия, с которым не согласны большинство христианских и иудейских исследователей.

Но не только религиозные люди отказываются смотреть на данные или соглашаться с тем, что в нашем мире часто есть место сложностям и неоднозначностям. Например, существует масса доказательств того, что природных канцерогенов, вырабатываемых растениями, куда больше, чем канцерогенов в искусственных пестицидах. Многие защитники окружающей среды просто игнорируют эти доказательства, повторяя усвоенное в молодости заклинание, что «естественное хорошо, искусственное плохо». Оба примера показывают, что удобнее замкнуться в собственной системе убеждений, чем попытаться воспринимать мир таким, какой он есть.

И все же наблюдение мира — первый шаг к науке, и сделан этот шаг уже очень давно. С появлением земледелия фермеры стали сохранять семена от самых крупных, самых плодовитых растений, поняв, что это позволит им улучшить урожай на следующий год. Ремесленники заметили и сохранили для потомков (возможно, в устной традиции) сведения о том, как ведут себя разные сплавы металлов, когда их обрабатывают и нагревают определенным образом. Предтечи нынешних медиков подметили, что вытяжки из определенных растений помогают при некоторых болезнях, и этим заложили основу современной фармацевтической промышленности. Во всех этих примерах память о наблюдениях и опытах сохранилась, потому что они помогали людям удовлетворить свои потребности. Короче говоря, они давали результат. К этой идее мы вернемся, когда будем говорить о других путях познания.

По бытующему в народе мнению, ученый должен подходить к миру совершенно непредвзято — без заранее сформированного представления о том, каким будет итог эксперимента или наблюдения. Идею эту высказал давным-давно английский монах, философ и ученый Роджер Бэкон (ок. 1220-92), но, как в средневековом Датском королевстве, «обычай этот похвальнее нарушить, чем блюсти». За всю свою карьеру я встречал лишь одного человека, соблюдавшего этот принцип, — полевого геолога, любившего ходить «послушать, что скажут камни». Все остальные, с кем я имел дело, приступали к экспериментам с достаточно ясным представлением о том, что из них выйдет. Но все дело в том, что, если получались не те результаты, каких они ожидали, они были способны оставить свои прежние идеи и следовать за данными. Таким образом, говоря о непредвзятости научного сообщества, я имею в виду эту способность отказаться от сложившихся представлений и следовать за данными, куда бы они ни вели и независимо от того, куда, как нам кажется, они должны привести.

Существует много примеров того, как отдельные ученые и даже целые научные сообщества пошли по этому пути. Например, в 1964 году Арно Пензиас и Роберт Уилсон (см. Большой взрыв) — исследователи Лабораторий Bell в Нью-Джерси — занимались измерением космического микроволнового излучения. На заре спутниковой связи такие измерения были обычным делом — ведь для того, чтобы ловить сигнал от спутников на орбите, хорошо бы знать, что попадает в приемник, кроме собственно сигнала со спутника. Обследуя небесную сферу своим приемником, Пензиас и Уилсон регистрировали помехи из многочисленных известных источников. При этом они столкнулись с совершенно неожиданным явлением: куда бы они ни направили свои приборы, приемники неизменно ловили слабый входящий микроволновый сигнал (он проявлялся как тихое шипение в наушниках). Избавиться от него не удавалось, как они ни пытались. Пришлось даже выселить пару голубей, обосновавшихся в аппарате и покрывших части приемника, как тактично говорили ученые, «белым диэлектрическим веществом». В конце концов Пензиасу и Уилсону пришлось просто принять совершенно неожиданный факт, что Вселенная буквально пронизана микроволновым излучением. Теперь мы считаем это так называемое реликтовое электромагнитное излучение важным подтверждением теории Большого взрыва — лучшей на сегодняшний день теории о происхождении Вселенной. За то, что они поверили полученным данным, несмотря на их полную неожиданность, Пензиас и Уилсон получили Нобелевскую премию по физике за 1978 год.

Объяснив, почему я считаю, что наблюдение и эксперимент имеют для науки центральное значение, я должен сказать, что эти два понятия, будучи похожи по смыслу, подразумевают несколько разные способы работы. Астроном не может построить звезду и подождать, пока она состарится, чтобы изучить ее поведение. Эволюционный биолог не может создать новое позвоночное и подождать несколько миллионов лет, чтобы посмотреть, во что оно разовьется. Геолог не может ускорить движение тектонических плит на поверхности Земли, чтобы посмотреть, как изменится конкретная формация. Во всех этих случаях ученым приходится довольствоваться наблюдениями над природой, поскольку предмет исследования им неподвластен.

Экспериментатор же старается управлять изучаемой системой, зачастую меняя по одному параметру, чтобы посмотреть, к чему приведет его изменение. Вот классический пример использования экспериментального метода. Эколог Дэйвид Тилман из Университета Миннесоты разделил большой участок прерии на Среднем Западе США решеткой, состоящей из квадратов со стороной в несколько метров. В одном из своих экспериментов он поддерживал все условия во всех квадратах одинаковыми, за исключением количества добавляемого азотного удобрения. Это позволило отделить действие одного элемента — азота — от всех остальных факторов, влияющих на рост растений. Другие экспериментаторы поступают аналогичным образом. Ядерный физик, сталкивающий субатомные частицы на огромных скоростях, обеспечивает неизменность условий всех столкновений, за исключением величины энергии налетающей частицы; химик поддерживает одинаковым соотношение всех участвующих в реакции веществ, кроме одного; исследователь рака при лечении опухоли у экспериментальных животных изменяет лишь по одному элементу и так далее. В этих и многих других экспериментах ученые делают сложность системы минимальной, чтобы подробно изучить один из элементов, отделив его от остальных.

Разница между наблюдением и экспериментом, будучи важна, все же не делит науки на два разных лагеря. Например, астрономы могут не только наблюдать звезды, но и использовать эксперименты с ядерными реакциями, чтобы понять, откуда берется их энергия. Эволюционным биологам экспериментальные данные о мутациях фруктовых мушек, живущих совсем недолго, помогают получить представления о продолжительном процессе эволюции, а геологи почти неизменно пользуются данными лабораторных экспериментов по получению минеральных соединений при изучении пород, составляющих ландшафт. Эксперимент не исключает наблюдений, и наоборот. В любой науке используется разумное сочетание того и другого.

Источник многих, если не большинства новых идей в науке — неожиданные результаты экспериментов или наблюдений, и это можно считать отправной точкой научного метода. Но у этого общего правила есть и исключения. Начало теории относительности, созданной в первые десятилетия XX века, было положено размышлениями Альберта Эйнштейна о существовавших в те времена фундаментальных научных теориях. Как я уже говорил, наука не всегда идет столбовой дорогой, известной наперед.

Закономерности

Следующий элемент научного процесса вступает в игру после того, как проведена серия экспериментов или наблюдений и ученые получили первое представление об определенном аспекте устройства природы. Это новое понимание обычно принимает форму той или иной закономерности, присущей природе. Например, в упомянутых выше экологических экспериментах по изучению влияния азота Тилман обнаружил, что по мере добавления азота количество растительного материала (биомасса) на участке увеличивается, в то время как число видов (биологическое разнообразие) уменьшается. По сути, несколько видов, воспользовавшись большей доступностью азота, вытесняют те виды, которым это не удалось.

Иногда вновь открытые закономерности можно описать простыми словами, как мы это сделали выше, но чаще прибегают к математическим терминам («при увеличении количества азота на x% биомасса вырастает на y%») или формулам. Как преподаватель научных дисциплин, я привык бояться момента, когда мне придется отказаться от удобства английского языка, написав на доске уравнение. Можно без преувеличения сказать, что, прибегая к математике, ученые начинают говорить на другом языке. Может быть, если вы будете помнить, что уравнение — лишь способ кратко выразить то, что на обычном языке можно описать лишь сложно или громоздко, это поможет вам смириться с необходимостью пользоваться математическим аппаратом.

Приведем важный исторический пример, иллюстрирующий роль закономерностей. В XVII веке одним из центральных вопросов, занимавших ученых, было место Земли в мироздании. Является ли она центром, как учили древнегреческие ученые, или движется по орбите вокруг Солнца (см. Принцип Коперника), как предположил Николай Коперник в 1543 году? Этот вопрос имеет глубокое религиозное и философское значение, в чем на свое горе убедился Галилей (см. Уравнения равноускоренного движения). Но с научной точки зрения, получить ответ на него можно только одним способом. Ученому следует посмотреть на небо и определить, какому из двух случаев лучше соответствует движение небесных тел — когда планета, с которой ведется наблюдение, стационарна или когда она движется по орбите.

Человеком, потратившим всю жизнь на создание инструментов и проведение необходимых измерений, был датский астроном Тихо Браге (1546–1601). К концу жизни он составил огромный список положений планет на небе, определенных в результате точных измерений. Список этот, кстати, имел огромную коммерческую ценность, потому что его можно было использовать для расчета гороскопов. После смерти Браге его помощник, немецкий математик Иоганн Кеплер, блестяще применив математическую дедукцию, использовал результаты этих измерений, чтобы показать, что все данные можно объяснить с помощью трех простых правил. Эти правила движения планет, называемые теперь законами Кеплера, гласят, что:

– все планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам,
– находясь ближе к Солнцу, планеты движутся быстрее, чем когда они находятся дальше от него, и
– чем сильнее удалена от Солнца орбита планеты, тем медленнее планета движется и тем длиннее ее «год».

У этих законов есть и математическая формулировка, и если вы знаете, например, на каком расстоянии данная планета находится от Солнца, третий закон позволит вам вычислить продолжительность ее года. Законы Кеплера, кстати, — хороший пример, иллюстрирующий сделанное выше замечание: полученную из наблюдений информацию можно обобщить с помощью нескольких простых правил, умещающихся на обороте конверта, вместо того чтобы пробиваться сквозь тома данных.

Здесь надо отметить еще вот что: ученые очень небрежно обращаются со словом «закон». В книге, посвященной разъяснению законов природы, эту проблему нельзя упускать из виду. Было бы очень удобно, если бы существовало простое правило, определяющее использование в науке таких слов, как «теория», «принцип», «эффект» и «закон». Например, можно было бы проверенное тысячу раз называть «эффектом», проверенное миллион раз именовать «принципом», а то, что проверили 10 миллионов раз, — «законом». Но так просто не поступают. Использование этих терминов основано на исторических прецедентах и не имеет отношения к тому, насколько ученые убеждены в верности каждого конкретного утверждения.

Например, закон всемирного тяготения Ньютона — одно из наиболее тщательно проверенных научных утверждений. Он, однако, входит в состав теории относительности Эйнштейна. Каждое подтверждение закона Ньютона — это одновременно и подтверждение теории Эйнштейна. Но существуют и подтверждения общей теории относительности, выходящие за рамки закона всемирного тяготения. Таким образом, мы имеем дело с «теорией», имеющей больше подтверждений, чем «закон». И это далеко не единичный пример. Некоторые аспекты поведения идеального газа описываются законом Шарля и законом Бойля-Мариотта, но эти законы можно вывести из (соответственно, более общей) теории — молекулярно-кинетической теории газов. Одна из наиболее проверенных научных идей, на которой зиждутся все биологические науки, описывает развитие жизни на нашей планете. Несмотря на все подтверждения, ученые все же говорят о теории эволюции.

Таким образом, слово «теория» может относиться к новой концепции, которую еще предстоит как следует проверить, а может обозначать идею, бывшую когда-то новой, но с тех пор настолько тщательно проверенную, что ее можно считать одной из самых достоверных истин о Вселенной. Ученые просто не особо интересуются тем, как идеи называются и какими словами их обозначают. Важна лишь суть идей и то, насколько они верны. В результате такого невнимания к терминологическим условностям вы столкнетесь в этой книге с самыми разными заголовками. Речь идет о коктейле из «эффектов», «теорий», «законов» и «принципов», составленном без оглядки на высоту положения. Это, равно как и тот факт, что законы часто называют именами тех, кто их не открывал, можно считать свидетельством отношения ученых к своему делу.

Гипотеза

Когда эксперименты проведены и новые закономерности природы открыты, это значит, что ученым пора остановиться и подвести итог. Говорят ли что-то вновь открытые закономерности о том, как устроена природа? Согласуются ли они с уже известными закономерностями, расширяющими представления о какой-то области науки? Задавшись подобными вопросами, ученые приступают к формулированию гипотез — догадок или предположений об устройстве Вселенной. Вот тут и заводятся величественные идеи о правящих Вселенной силах.

Именно на этом этапе язык математики вступает в свои права. Когда закономерности сформулированы в виде уравнений, их можно преобразовывать по стандартным правилам математики, играющим, если хотите, роль грамматики языка. Часто такие преобразования приводят к потрясающим открытиям. Например, Исаак Ньютон совместил закон всемирного тяготения Ньютона и законы механики Ньютона, получив при этом совершенно новую модель Солнечной системы, в которой планеты вращаются вокруг Солнца, а сила притяжения Солнца не позволяет им улететь в космическое пространство. Как мы увидим дальше, это событие оказало большое влияние на умы. С одной стороны, законы Кеплера, раньше считавшиеся обобщением данных наблюдений, сами стали следствиями — утверждениями, выводимыми логическим путем из более глубокой теории Ньютона. С другой, стало возможно рационально рассуждать о движении комет, до этого считавшемся непредсказуемым, и это обстоятельство позволило Эдмунду Галлею (1656–1742) открыть в 1705 году орбиту кометы, носящей теперь его имя.

На данном этапе научного процесса мы сталкиваемся с еще одной вариацией на нашу лингвистическую тему — еще одним оттенком значения слова «теория». В физических науках это слово часто обозначает математическое описание идей об устройстве Вселенной. Оно может означать как объяснение совершенно незначительного феномена — сноски на странице Вселенной, — так и величественную и масштабную конструкцию, объясняющую целый ряд известных результатов. Опять же, это слово может описывать (и описывает) идеи, признанные настолько, насколько это только возможно. Теория квантовой хромодинамики, например, — одна из наиболее скрупулезно подтвержденных экспериментом физических теорий. Некоторые из предсказанных ею явлений проверены экспериментаторами с точностью до 16 знаков после запятой. Известно, что она применима к широчайшему диапазону структур, от одиночных электронов до скоплений галактик. Замечательно, что ученые используют одно и то же слово, говоря и о столь серьезно проверенной концепции, и о новой неподтвержденной гипотезе какого-нибудь аспиранта.

Предсказание

Сколь бы сложной или элегантной ни была теория, ее качество определяется лежащими в ее основе данными, полученными в результате экспериментов и наблюдений. Но хорошая теория не просто объединяет уже известные факты — она предсказывает явления, которые до сих пор не наблюдались. Другими словами, хорошая теория «ручается за себя головой», давая ясные, поддающиеся проверке предсказания. Таким образом, замыкая круг, составляющий научный метод, мы можем, вернувшись к эксперименту и наблюдениям, выяснить, имеют ли место предсказанные теорией факты. Если да, мы ищем новые факты, выводимые из теории и подтверждающие ее верность. Если нет, возвращаемся к чертежам, меняем теорию и пробуем снова. В любом случае, качество теории определяется успешностью ее предсказаний.

Иногда теории очень точно предсказывают факты. К примеру, Галлей, рассчитав с помощью теории Ньютона орбиты комет, подверг эти теории суровой проверке, предсказав, что в 1758-м или 1759 году комета снова появится на небе. Тут не могло быть никаких отговорок или оправданий — если бы комета не появилась, теория рухнула бы. Теперь-то мы знаем, что возвращение кометы Галлея в ночь на Рождество 1758 года представляет собой одно из величайших подтверждений ньютоновского представления о Вселенной, но важно помнить, что все могло быть иначе. В наши дни, конечно, возвращения периодических комет можно предсказать куда точнее.

Теории могут предсказывать и общие закономерности. Например, история эволюции впервые была восстановлена по ископаемым органическим остаткам. Это дало ученым представление о том, как разные организмы связаны между собой, как давно у них были общие предки и так далее. Не так давно был найден новый способ выявления связей между живыми организмами — молекулярные часы. Эта методика основана на анализе ДНК: чем больше разница между ДНК двух организмов, тем раньше должны были разойтись их эволюционные пути. Теория эволюции предсказывает наличие единого генеалогического древа для всех живых организмов, потому ДНК и ископаемые остатки должны рассказывать одну и ту же историю. Это одно из недвусмысленных предсказаний теории, которое, однако, не привлекло к себе большого внимания. Совпадение двух историй прошлого — один из полученных в результате наблюдений фактов, подтверждающих теорию эволюции.

Эта опора на проверку опытом, как мне кажется, и есть то, что отличает науку от других видов интеллектуальной деятельности. Сформулируем разницу самым прямым и неоригинальным образом: в науке есть верные ответы. Не имеет значения, насколько элегантна теория и сколь высокое положение занимают ее создатели. Если теория не работает, надо от нее отказаться или изменить ее. И только так. Эта опора на проверку опытом служит демаркационной линией, разделяющей естественные и гуманитарные науки. В таких дисциплинах, как философия или литературная критика, нет внешнего объективного арбитра, играющего роль природы. Например, толкования произведения искусства так сравнивать невозможно. Соответственно, представителям гуманитарных и естественных наук бывает трудно понять образ мыслей друг друга. К этому вопросу мы скоро вернемся.

С опорой на экспериментальную проверку идей в научном сообществе связан интересный социологический феномен. Часто случается, что, когда теория оказывается несостоятельной, небольшая группа, иногда даже один человек, еще долго пытается ее оживить. По моему опыту, ни один ученый не испытывает такого одиночества, как те, кто пытается оживить теории, не выдержавшие проверку экспериментом. Покинутые коллегами, они не отступают, часто на протяжении всей жизни безуспешно пытаясь оспорить вынесенный природой приговор. Наука бывает суровым воспитателем, потому что она неумолимо требует подвергать идеи сомнению, заставляет судить их трибуналом наблюдения прежде, чем принять.

У этого факта есть важное следствие. Если идею невозможно проверить экспериментально, столкнуть ее лицом к лицу с природой, то это просто не наука. Используя термин, популяризованный философом Карлом Поппером (Karl Popper, 1902–94), научные идеи должны быть фальсифицируемы (т. е. опровержимы) — из них должны выводиться поддающиеся проверке утверждения. Другими словами, должно быть возможно представить себе результат эксперимента или наблюдения, демонстрирующий неверность теории (например, закона всемирного тяготения), даже если на практике такие результаты и не будут получены. Комета Галлея могла не появиться снова. Тот факт, что она появилась, конечно, подтвердил теорию Галлея, но то, что это могло не произойти, показывает, что теория была фальсифицируема. Таким же образом, могло оказаться, что ДНК рыб ближе к человеческой ДНК, чем ДНК шимпанзе. Это опровергло бы теорию эволюции. Результат, конечно, был иным — ДНК шимпанзе и людей совпадают на 98%, — но в принципе он мог быть и таким. Это показывает, что теория эволюции фальсифицируема.

Для сравнения рассмотрим теорию, популярную последнее время среди креационистов, — доктрину сотворенной древности. Согласно этой теории, Земля сотворена несколько тысяч лет назад, и в ней уже тогда были заложены свидетельства значительно большего возраста. Например, горные породы созданы вместе с находящимися в них ископаемыми остатками, деревья созданы с годичными кольцами, свет от звезд, находящихся на расстоянии тысяч световых лет, создан по пути к Земле, и так далее. Первая (и весьма элегантная) иллюстрация этого принципа дана в книге «Омфалос», написанной вскоре после выхода работы Дарвина. По-гречески «Омфалос» означает пупок, и главная идея книги состоит в том, что Адам был сотворен с пупком, хотя он не был в утробе и, соответственно, не нуждался в пуповине.

Главное в этой теории то, что невозможно представить себе опровергающий ее эксперимент или наблюдение. От любого свидетельства ее неверности можно отмахнуться, сказав, что такой была сотворена Земля. Эта теория не фальсифицируема (не опровержима), поэтому сколь бы она ни была привлекательна, она просто не научна. Немалая часть того, что принято называть альтернативной наукой, страдает этим недостатком — она не проходит тест на опровержимость. В телесериале «Секретные материалы» (горячим поклонником которого я, кстати, являюсь) речь идет о масштабном заговоре, единственная цель которого — уничтожить свидетельства присутствия на Земле инопланетян. Отсутствие доказательств всегда объясняется одним и тем же: «Они не хотят, чтобы ты это увидел». Это хороший сериал, но плохая наука.

Прежде, чем пойти дальше, я хотел бы упомянуть, что обвинения в невозможности фальсификации иногда приходится слышать в спорах об эффективности классической фрейдистской психотерапии. Некоторые критики утверждают, что фрейдистская теория может объяснить результат лечения независимо от его исхода. Если это так (в чем я не уверен), то эта теория также выходит за рамки науки.

Большой цикл

Итак, научное исследование образует цикл: эксперименты, затем обнаружение закономерностей, создание теорий, предсказание на их основе новых фактов и, наконец, возвращение к эксперименту для проверки верности предсказанного. Большинство ученых значительную часть жизни водят свою область знаний по этому кругу. Это то, что философы называют «нормальной наукой». Иногда, как мы видели, происходящее не укладывается в эту удобную схему, но ничего иного и нельзя ожидать от дела, которым занимаются люди. Таким образом, на любом этапе своего развития каждая научная область пытается перейти от одного этапа к другому. Один из способов сравнить разные науки — выяснить, на каком этапе цикла они находятся в данный момент. Другими словами, каким образом представители данной области стараются продвинуть ее вперед?

Я начинал свою карьеру в физике элементарных частиц — разделе науки, посвященном изучению фундаментальных составляющих материи. В данный момент этот раздел находится на этапе между предсказанием фактов и их проверкой. Налицо несколько правдоподобных теорий, и многие из них предсказывают поведение частиц очень высоких энергий при столкновении. К сожалению, мы не можем проверить верность предсказанного, потому что у нас нет машин, способных ускорить частицы до достаточно высоких энергий. В 1993 году Конгресс США с присущей ему мудростью принял решение о прекращении строительства машины, названной «Сверхпроводящий суперколлайдер», обеспечив таким образом невозможность последовательного развития теории и эксперимента в этой области. Машина поменьше под названием «Большой адронный коллайдер» должна вступить в строй в Европейском центре ядерных исследований (CERN) в Женеве (Швейцария) к 2005 году, и, может быть, физика элементарных частиц снова сможет развиваться.

В то время как некоторые отрасли науки изголодались по данным, другие, напротив, страдают от пресыщения. Например, во многих областях молекулярной биологии новая информация поступает таким потоком, что его невозможно переварить. Живые организмы — самые сложные структуры во Вселенной, и только теперь у нас появилась возможность исследования такого уровня сложности. Многие направления в науках о жизни задержались на этапе перехода от эксперимента к выявлению закономерностей, и исследователи прилагают большие усилия, пытаясь найти молекулярный аналог законов Кеплера.

Хороший пример этого — так называемая проблема укладки белка. Среди прочего, белки — это рабочие лошадки, управляющие химическими процессами в живых организмах. Это крупные молекулы, имеющие сложную пространственную форму. Именно эта форма позволяет белку выступать на молекулярном уровне в роли своеобразного посредника — способствовать протеканию химических реакций, не участвуя в них (см. Катализаторы и ферменты). Белок строится из меньших по размеру молекул, называемых аминокислотами. Построение белка напоминает процесс нанизывания бусинок на нить. После того как аминокислоты соединены в цепочку, под действием сложных электростатических взаимодействий между атомами в соседних аминокислотах, а также между этими атомами и окружающей их водой белок укладывается в сложную трехмерную форму, позволяющую ему выполнять свою функцию.

Проблему укладки белка можно сформулировать так: можно ли предсказать форму молекулы и, соответственно, выполняемую ей химическую функцию, зная последовательность аминокислот в составляющей белок «цепочке»? На данный момент ответ на этот вопрос — «нет», потому что эта проблема слишком сложна, чтобы решить ее с помощью даже самого быстрого компьютера. Вероятно, существуют правила — молекулярный аналог законов Кеплера, — которые помогут нам понять, как устроен процесс укладки, но из-за сложности проблемы нам пока не удалось их найти. Это классический пример неспособности увидеть лес за деревьями.

Сложность проблем тормозит продвижение и в других научных областях. К примеру, источником большей части ведущихся сейчас споров о парниковом эффекте и глобальном потеплении служит неспособность климатологов четко предсказать последствия поступления в атмосферу таких веществ, как углекислый газ. Главная причина этой неопределенности не в том, что неясны основные физико-химические процессы, определяющие поведение атмосферы. Дело в том, что реальная атмосфера настолько сложна, что мы не можем ввести всю необходимую информацию в компьютерную программу. Например, на данный момент два важных климатических фактора — облака и океанские течения — плохо поддаются анализу с помощью таких программ. Можно сказать, что, с точки зрения нашего понимания научного метода, эта область находится между этапами теории и предсказания.

Завершая обсуждение примеров, поговорим об эволюционной теории. Данные в этой области накапливаются на протяжении сотен лет, и многие закономерности известны. Внимание некоторых последователей эволюционной теории теперь направлено на более широкую проблему определения общих принципов, которым подчиняется вся история жизни. Например, одно дело знать, как в течение конкретного периода времени менялся конкретный вид плоских червей или птиц, и совершенно другое — понять, как целые экосистемы реагируют на изменения, уметь предсказать судьбу каждого вида. В контексте нашего разговора можно сказать, что эволюционные биологи пытаются перейти в своей области от закономерностей к теории.

Как мы увидели, ученые постоянно работают над продвижением своей области науки от этапа к этапу цикла — от эксперимента к поиску закономерностей, далее к теории, предсказанию новых фактов и снова к эксперименту. Программа деятельности варьируется от одной дисциплины к другой в зависимости от предмета изучения и степени зрелости дисциплины. На каждом новом витке цикла теории становятся все точнее и подробнее, а наше представление о природе — полнее. И хотя философы могут не согласиться (и не соглашаются) со мной, я считаю, что с каждым витком мы становимся все ближе к истине о нашей Вселенной.

Следует сделать несколько замечаний относительно нарисованной мною упорядоченной картины научного прогресса. Одно уже сделано выше: иногда при появлении новых данных или теорий вся система претерпевает коренные изменения. Мне кажется, что философы придают этому слишком большое значение (такие «революции» можно сосчитать по пальцам одной руки), но такие вещи случаются, и про них надо знать. Второе замечание: мы имеем дело с бесконечным процессом. Нельзя дойти до конца круга, как нельзя получить у природы окончательные подтверждения своих идей. Это значит, что в науке всегда есть место новым идеям и расширению горизонтов познания в новых направлениях. Через пятьдесят или сто лет в новостях наверняка будет так же много известий о новинках науки, как и сейчас. Наконец, у цикла нет фиксированных временных рамок. Развитие науки повинуется собственной логике и зависит от появления новых инструментов и идей, так что не всегда можно предсказать, когда удастся решить те или иные проблемы или получить ответы на те или иные вопросы. Иногда прогресс движется семимильными шагами, а иногда он вдруг застопоривается. Иногда открытия в одной области глубоко влияют на другие, давая им новые инструменты — в качестве примера можно привести лазер. В конечном счете, прогресс трудно предсказуем, и это лишает сна руководителей исследовательских проектов и государственных деятелей.

Из-за такой специфики научного процесса научная работа и государственная деятельность часто плохо согласуются между собой. Предположим, например, что в следующий вторник должно состояться важное голосование по некоему вопросу и что народным представителям для того, чтобы решить, как голосовать, нужна определенная научная информация. Однако нет никакой гарантии, что внутренняя логика соответствующих наук позволит получить эту информацию вовремя. Для ученого это не предмет для беспокойства. Если со временем ответ будет найден, нет особых причин переживать о том, когда это произойдет. Для политиков же информация, полученная после будущего вторника, не просто бесполезна, а даже вредна. Она не только не поможет им решить, как голосовать, но и может поставить их в неудобное положение, показав, что они проголосовали неправильно.

Еще один пример. Функция судов состоит в том, чтобы выяснить, имеют ли место определенные факты, и вынести решение по проблемам, ставшим предметом противоречий. Если, например, компания предстала перед судом, потому что истец утверждает, что ее продукция вызывает рак, то решить, имеет ли место этот факт, нужно немедленно. Ученые не могут просить суд подождать десять лет, пока они разберутся во всех фактах и проведут соответствующие исследования. Решение должно быть принято в ходе судебного процесса, и информацию необходимо представить в это время. А если позже появится новая информация, она вряд ли принесет сторонам пользу, потому что подобные дела чрезвычайно трудно возобновить.

Таким образом, научный метод — действительно прекрасный инструмент получения ответов на вопросы о физическом устройстве Вселенной. Идеи не принимаются, пока они не пройдут тщательной опытной проверки, и это делает их чрезвычайно надежными. Но в науке на то, чтобы прийти к консенсусу, нужно много времени, и это значит, что не всегда возможно получить информацию, необходимую для принятия политических решений и улаживания судебных споров.

Роль законов природы

Круг объектов и явлений во Вселенной невероятно широк — от звезд, в тридцать раз превосходящих массой Солнце, до микроорганизмов, которые нельзя рассмотреть невооруженным взглядом. Эти объекты и их взаимодействия составляют то, что мы называем материальным миром. В принципе, каждый объект мог бы существовать по своему собственному набору законов, совершенно независимому от законов, управляющих всеми остальными объектами. Такая Вселенная была бы хаотичной и трудной для понимания, но с точки зрения логики это возможно. То, что мы живем не в такой хаотичной Вселенной, стало в большой степени следствием существования законов природы.

Роль законов природы состоит в том, чтобы упорядочивать и выстраивать объекты, связывать то, что кажется между собой не связанным, создавать простой каркас, соединяющий Вселенную воедино. В этой связи мне нравится использовать аналогию с паутиной. На периферии паутины находятся все явления во Вселенной — травинки, горы, кометы и так далее. Если попасть в паутину в любой точке на краю, выбрав для исследования единственное явление, можно начать задавать про него вопросы. Двигаясь в этом направлении, вы обнаружите, что все дальше и дальше углубляетесь в паутину, находя все более глубокие объяснения изучаемого явления. Постепенно обнаруживаются общие закономерности, относящиеся не только к изучаемому явлению, но связывающие его с другими, хотя эти связи и не видны с первого взгляда. Эти глубинные объяснения мы и называем законами природы.

Если продолжить исследование, можно обнаружить, что эти процессы идут еще дальше. Оказывается, что многие законы природы сами связаны с другими, еще более глубокими законами, у этих более глубоких законов есть свои, более глубокие связи и так далее. В конце концов, в самом центре паутины можно найти относительно небольшое число законов, связывающих всю конструкцию воедино. По сложившейся в науке привычке не придавать терминологии особого значения, их иногда называют «законами природы». Но, чтобы избежать путаницы, я буду называть их «основополагающими принципами», отличая их этим от остальных законов, принципов и эффектов, о которых мы будем говорить.

Перефразируя известную фразу из «Скотного двора» Оруэлла, «все законы природы равны, но некоторые равнее других». Конечно, как и следовало ожидать, среди ученых нет общего мнения относительно того, что именно представляют собой основополагающие принципы нашего ремесла, но вам пришлось бы потрудиться, чтобы найти ученого, несогласного с фактом их существования. Подозреваю также, что практически никто не спорит с включением в эту элитную группу некоторых принципов, например первого начала термодинамики. На периферии же возможны здоровые расхождения во мнениях. Вспоминаю, как несколько лет назад в журнале «Science» была опубликована статья на эту тему, и в ней читателям предлагалось присылать свои списки кандидатов в «лучшую двадцатку». Получив больше 800 ответов, редакция обнаружила, что составить список из десяти «величайших идей» нетрудно, а на следующие десять мест претендентов очень много. Ниже я, среди прочего, просто опишу область действия каждого закона и предоставлю вам решать, принадлежит ли он к основополагающим принципам.

Хочу проиллюстрировать паутину взаимосвязанных законов и принципов с помощью уже упомянутого нами вкратце предмета, а именно комет. Про кометы можно задать много разных вопросов. Один очень старый вопрос: почему они появляются на небе беспорядочно — откуда они берутся и куда исчезают? В действительности, речь идет про орбиты комет или, более общо, про влияние на их орбиты Солнца и планет. Чтобы понять, как движется комета, надо знать, какие силы на нее действуют и какие законы управляют этим воздействием. Так случилось, что пониманием и того, и другого мы обязаны Исааку Ньютону. Его закон всемирного тяготения говорит нам, с какой силой Солнце действует на комету, а законы механики объясняют, как эта сила влияет на движение кометы. Вместе эти законы показывают, как будет перемещаться каждая комета, двигаясь вокруг Солнца.

Они же представляют собой первую из объединяющих идей, о которых мы говорили ранее (Ньютон до этого смог таким же образом объяснить движение планет). Другими словами, получается, что законы, управляющие движением комет, — в точности те же самые, что управляют движением планет. Сила притяжения Солнца действует и на те, и на другие, а разница между орбитами планет и комет связана со способом образования этих двух классов объектов (см. Гипотеза газопылевого облака). Кометы попадают внутрь Солнечной системы из областей, находящихся далеко за пределами орбит самых дальних планет, поэтому они приближаются к Солнцу по касательной. Их можно сравнить с детьми, играющими в знакомую игру, в которой надо как можно быстрее подбежать к столбу, схватиться за него и обежать его. Планеты же сформировались более или менее там же, где находятся сейчас, и, соответственно, движутся вокруг Солнца по размеренным, почти круглым траекториям.

Вывод о том, что движением планет и комет управляют одни и те же законы, оказался революционным и совершенно неожиданным. В конце концов, что может быть больше непохоже на размеренное, регулярное и предсказуемое продвижение планеты по небосводу, чем беспорядочное и непредсказуемое появление комет? Однако эти, казалось бы, совершенно разные небесные явления подчиняются одним и тем же законам и связаны с притяжением Солнца одинаковым образом.

Именно это позволило астрономам в середине XX века понять, откуда берутся кометы. Изучив траекторию комет с момента их появления в солнечной системе, астрономы сумели с помощью законов Ньютона рассчитать, где начался их путь. Было обнаружено, что кометы пришли из двух резервуаров на холодных просторах космоса — плоского диска с внешней стороны орбиты Плутона, называемого Поясом Койпера, и огромной сферы, простирающейся на расстоянии примерно полутора световых лет от Солнца, называемой Облаком Оорта. Получается, что так же, как законы Ньютона позволили Эдмунду Галлею рассчитать орбиту кометы, захваченной Солнцем, они дали возможность продолжателям его дела выяснить, откуда берутся кометы. Это еще одна из неожиданных связей, о которых мы говорили ранее.

Если спросить не откуда появилась комета, а что она собой представляет, окажешься в совершенно иной части паутины. Простой вопрос из этой категории может звучать так: «Из каких химических элементов и соединений состоят кометы?» Поскольку по большей части исследование комет ведется с большого расстояния, астрономы, задающие себе подобный вопрос, изучают, как комета излучает и поглощает свет, пытаясь таким образом определить ее химический состав. Как и все остальные материальные объекты, кометы состоят из атомов, а атомы особым образом взаимодействуют со светом. Атомы каждого химического элемента и соединения излучают в характерном только для него наборе длин волн, который можно рассматривать как своеобразный оптический отпечаток пальца (см. Спектроскопия). В случае видимого света мы воспринимаем эти оптические отпечатки пальцев как разные цвета. Ярко-синий свет, видимый, когда кусочек меди падает в костер, и насыщенный желтый цвет уличного натриевого фонаря — примеры этого явления. Атомы кометы испускают свет, он проходит огромные космические расстояния до телескопа, и астрономы определяют химический состав кометы, несмотря на то, что не могут заполучить ее фрагменты для лабораторного исследования.

Конечно же, для применения этого метода не нужно, чтобы свет проходил огромные расстояния. Он дает такой же хороший результат, когда свет проходит всего несколько метров или даже миллиметров. В химической промышленности часто используют это свойство атомов — то, что каждый вид атомов испускает свет характерного именно для него набора цветов, — для контроля качества производственных процессов. Так испытывают самую разнообразную продукцию — лекарства, краски, напитки и многое другое. То, что инженер, проверяющий качество партии бензина, и астроном, изучающий дальнюю комету, используют в своей работе одни и те же законы поведения атомов — еще один пример этих неожиданных связей.

Я могу и дальше приводить примеры, но думаю, что вам понятно, о чем идет речь. Когда видишь мир как единое целое, управляемое законами природы, а не как большое число разрозненных явлений, представление о Вселенной становится более связным. Начинаешь видеть связи между, казалось бы, несвязанными вещами, упорядоченность во всем огромном разнообразии природных явлений. Мне кажется, что это — главный дар науки нашему интеллекту, одно из величайших достижений человеческой мысли.

Наука в XX веке

Картина, только что нарисованная мною для вас, именуемая «научным взглядом на мир», несет на себе отчетливую печать ньютоновских представлений. Существует распространенное заблуждение, что XX век сыграл с Исааком Ньютоном злую шутку и что ученые уже не считают Вселенную упорядоченным местом, управляемым законами природы. Философы, придерживающиеся подобных взглядов, зачастую утверждают, что благодаря теории относительности, принципу неопределенности Гейзенберга и детерминистическому хаосу прежний научный взгляд на мир устарел. Ничто не может быть дальше от истины!

Для начала поговорим об относительности. Как мы увидим, Эйнштейн пришел к своей теории в попытке спасти принцип главенства законов природы в науке. В частности, его интересовал один аспект ньютоновских законов механики — тот факт, что независимо от точки наблюдения и даже при перемещении наблюдателей друг относительно друга любой наблюдатель увидит действие во Вселенной одних и тех же законов. На этой простой посылке он построил сложную теоретическую структуру, не столько вытеснившую законы Ньютона, сколько расширившую их применение на новые области. Например, одно из следствий из теории Эйнштейна состоит в том, что перемещающиеся часы идут медленнее, чем те, что находятся в покое. Для движения с обычными скоростями (например, в машине или самолете) это замедление столь мало, что не поддается измерению, так что в повседневной жизни можно смело игнорировать относительность. Но для объектов, движущихся со скоростями, меньшими скорости света, но сопоставимыми с ней, разница может быть значительной, и ее необходимо учитывать.

О так называемом эффекте замедления времени можно сделать два замечания. Во-первых, он в полной мере подтвержден экспериментально, как этого требует научный метод. Во-вторых, при использовании релятивистских уравнений для описания медленно движущихся объектов воспроизводятся ньютоновские законы движения. Более того, исходя из представления о том, что каждый закон природы верен в той степени, в какой верны подтверждающие его экспериментальные данные, нужно помнить, что законы Ньютона изначально проверялись только применительно к обычным объектам, движущимся с нормальными скоростями — для которых их предсказания совпадают с предсказаниями теории относительности. Но при скоростях, близких к скорости света, для которых законы Ньютона никогда не проверялись, две теории расходятся в своих предсказаниях, причем предсказания теории относительности проверены экспериментально. Это очерчивает область применимости законов Ньютона, но также говорит нам о том, что теория относительности не противоречит им, а дает возможность распространить существующую теорию на новые области.

Представление о том, что ньютоновские яблоки высыпались из тележки, опрокинутой теорией относительности, основано на неявной посылке о том, что законы Ньютона можно распространить без изменений на объекты, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Для этого нет никакой логической причины. Рассуждать подобным образом — все равно что утверждать, что, раз жители Америки говорят по-английски, то и жители Парижа должны говорить по-английски, и затем найти в этом умопостроении огромное противоречие, когда окажется, что в действительности парижане говорят по-французски.

Отношения между теориями Ньютона и Эйнштейна дают нам прекрасный пример того, как развиваются достигшие зрелости науки. Новая теория не отменяет старую. Вместо этого новые и более глубокие теории расширяют область применения старых, включая их в свой состав. Мы по сей день используем законы Ньютона при расчете движения космических аппаратов просто потому, что эти законы в полной мере испытаны и проверены в подобных ситуациях. В этом смысле наука растет, как дерево, все время добавляя новые ветви, но всегда сохраняя при этом сердцевину.

Аргументы, почерпнутые из теории хаоса и квантовой механики, касаются другой стороны ньютоновского взгляда на мир — представления о детерминизме. Говоря языком физики, система является детерминированной, если, зная начальные условия и законы, определяющие ее поведение, можно предсказать ее состояние в любой момент в будущем. Классический пример детерминированной системы — столкновение двух бильярдных шаров. Зная их положение и скорости до столкновения, с помощью закона сохранения момента импульса и первого начала термодинамики легко предсказать, где будет находиться каждый из шаров в любой момент после столкновения. Теория относительности — совершенно детерминистическая теория. Часы на движущихся бильярдных шарах могут замедляться, но для того, чтобы предсказать их поведение, можно использовать уравнения Эйнштейна точно так же, как и законы Ньютона. Дайте мне начальное положение и скорость каждого из шаров, и я скажу вам, где какой шар окажется в будущем.

С хаотическими системами ситуация несколько иная. Конечное состояние этих систем, открытых во второй половине XX века прежде всего благодаря использованию компьютерного моделирования, чрезвычайно сильно зависит от начальной точки. Речные пороги — хороший пример хаотической системы. Если в воду перед порогом положить рядом две щепки, то за порогом они окажутся далеко одна от другой. Это значит, что для того, чтобы предсказать будущее хаотической системы, необходимо очень точно знать ее начальное положение. В действительно хаотической системе для того, чтобы предсказать ее поведение в любой момент бесконечно продолжающегося будущего, необходимо знать ее начальное состояние с бесконечной точностью. Для проходящей речной порог щепки это означает, что ее начальное положение должно быть известно с бесконечной точностью. Поскольку очевидно, что в реальной системе это требование выполнить невозможно, будущее состояние такой системы практически невозможно предсказать с ньютоновской точностью.

Значит ли это, что хаос разрушил ньютоновский взгляд на мир? Вовсе нет. Ньютоновский детерминизм — это классическое утверждение типа «если …, то …»: если я знаю, каково первоначальное состояние системы, то я могу предсказать ее будущее. Теория хаоса затрагивает не этот главный принцип, а взаимосвязь между величиной погрешности в посылке утверждения («если …») и величиной погрешности в заключении («то …»). Если погрешность в посылке равна нулю (т. е. если первоначальное состояние системы известно нам с бесконечной точностью), то величина погрешности в заключении также равна нулю (т. е. можно с точностью предсказать ее будущее поведение). Таким образом, хаотичные системы являются детерминированными в теории, но не на практике. Ученые отдают должное этому факту, называя поведение систем, подобных речным порогам, детерминистическим хаосом.

Мне кажется, что путаница с хаосом и ньютоновскими представлениями возникла из-за бытующего мнения, что будущее классических ньютоновских систем всегда можно предсказать с бесконечной точностью. Это совершенно неверно, даже применительно к совсем простым ситуациям. Описывая выше идеальные ньютоновские бильярдные шары, я не стал заострять внимание на вопросе, насколько точно могут быть известны их положения и скорости. На самом деле, в реальном мире в отношении этих чисел всегда присутствует некоторая неопределенность, а это значит, что и будущее положение шаров также не может быть предсказано совершенно точно. Помню, в аспирантуре мне пришлось проработать именно такой пример, чтобы усвоить, что в реальном мире никакая система не может быть бесконечно предсказуемой. В конце концов, разница между хаотической и классической ньютоновской системой — дело степени. В предсказании поведения любой системы — даже ньютоновских бильярдных шаров — имеется неопределенность, если есть неопределенность в измерениях ее исходного состояния. Хаотические системы — просто крайний случай этого принципа.

Ситуация с квантовой механикой несколько сложнее, прежде всего вследствие принципа неопределенности Гейзенберга. Суть этого принципа состоит в том, что невозможно одновременно совершенно точно знать и положение, и скорость субатомной частицы. Можно точно знать одно или другое, или и то, и другое с некоторой степенью неопределенности, но нельзя определенно знать и то, и другое одновременно. Это значит, что в мире атомов приходится описывать состояние частицы совершенно иначе, чем в ньютоновском мире. Вместо того чтобы считать частицу конкретным предметом (как, например, бейсбольный мяч), находящимся в определенном месте и движущимся с определенной скоростью, приходится рассматривать ее как некую разновидность волны.

Из-за этого в квантовой механике можно предсказать только вероятности (физики называют их волновыми функциями). Некоторые считают, что из-за этого квантовая механика не является детерминистической теорией, но в действительности это не так. Квантовая механика говорит нам, как от первоначального состояния, описанного в вероятностных терминах, прийти к конечному состоянию, также описанному в вероятностных терминах. Практически все трудности, с которыми сталкиваются люди из-за «квантовых странностей» связаны с попытками смешать квантовый мир с ньютоновским. Например, иногда (не осознавая этого) исходят из того, что первоначальное состояние электрона описывается в ньютоновских терминах, и используют тот факт, что конечное состояние описывается в вероятностных терминах, в качестве аргумента, подтверждающего, что мы каким-то образом утратили способность делать детерминистические прогнозы.

Однако точка отсчета в разговоре о квантовой механике состоит вот в чем: если хочешь играть в квантовую игру, придется играть по квантовым правилам. Другими словами, если конечное состояние системы будет описано в вероятностных терминах, придется и ее исходное состояние описывать так же. Если понять это, то окажется, что квантовая механика — такая же детерминированная система, определяемая утверждениями типа «если …, то …». Если я знаю исходное состояние системы (описанное в вероятностных терминах), то я могу точно предсказать ее конечное состояние (также описанное в вероятностных терминах). Единственная разница между ньютоновской и квантовой механикой — это понятие «состояния». С точки зрения Ньютона, состояние — это совокупность таких переменных, как положение в пространстве и скорость, а пионеры квантовой механики под состоянием понимали волновую функцию. Выбор того или иного определения делает за нас природа, но когда выбор сделан, утверждение о возможности предсказания окажется одним и тем же.

Таким образом, три великих открытия XX века, перечеркнувшие, по мнению многих, ньютоновский взгляд на Вселенную, привели к следующему:

– теория относительности выходит за пределы ньютоновской теории и расширяет ее, распространяясь на объекты, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света,
– теория хаоса дает нам представление о влиянии ошибок в определении первоначальных состояний на точность предсказаний, и
– квантовая механика по-новому определяет и расширяет понятие физического состояния, распространяя его на волновые функции.

Другими словами, все новые достижения науки, казалось бы перечеркнувшие ньютоновскую физику, на деле просто расширили и переопределили ее главные положения.

Центральная идея науки, согласно которой возможно экспериментально найти законы, управляющие явлениями природы, и сформулировать теории, позволяющие предсказывать новые явления, остается в силе. Это хорошо, поскольку благодаря этому говорить о законах природы не только интересно, но и необходимо для того, чтобы понять, как устроена наша Вселенная.

Научные законы и их классификация

Оглавление:

Предмет: Философия

Тип работы: Реферат

У вас нет времени или вам не удаётся понять эту тему? Напишите мне в whatsapp, согласуем сроки и я вам помогу!

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Дополнительные готовые рефераты на темы:

1. Соотношение уровней научного знания: эмпирическое, теоретическое, метатеоретическое
2. Эмпирическое исследование
3. Проблематика теоретического уровня научного знания.
4. Проблема критериев научности
5. Роль философских оснований в развитии научного знания.
6. Проблема демаркации между наукой и другими областями познавательной деятельности
7. Методология в структуре научного знания
8. Гипотетико — дедуктивная схема научного знания
9. Научное объяснение, его общая структура и виды
10. Субъект научного познания, его социальная природа, виды и функции

Введение

В данной работе приведены основные признаки научного закона, а так
же главные пути его формирования и становления как основы научной теории.

Особое
внимание уделено изучению свойств научного закона как философского понятия. По
литературным данным подробно изучены виды и типы научных законов, а так же
приведены факторы, определяющие формирование научных законов.

Целью настоящей работы было определить принципиальные
характеристики научного закона, как основной категории в познании, а так же
определить степень его участия в современном научном исследовании.

Объектами изучения является научный закон, а так же процессы,
принимающие активное участие в его формировании.

Понятие научного
закона: законы природы и законы науки

Научное знание выступает как сложно организованная система,
которая объединяет всевозможные формы организации научной информации: научные
понятия и научные факты, законы, цели, принципы, концепции, проблемы, гипотезы,
научные программы и т. д.

Научное познание это непрерывный процесс, т.е. единая
развивающаяся система сравнительно сложной структуры, которая формулирует
единство стабильных взаимосвязей между элементами данной системы. Структура
научного познания может быть изображена в разнообразных срезах и следовательно
в совокупности своих специфичных элементов.

Центральным звеном научного знания является теория. В современной методологии науки
выделяют следующие основные элементы
теории.

1.
Исходные начала – фундаментальные понятия, принципы, законы, уравнения, аксиомы
и т. п.

2. Идеализированные
объекты – абстрактные модели существенных свойств и связей изучаемых предметов (например,
«абсолютное черное тело», «идеальный газ» и т. п.).

3. Логика теории – совокупность установленных правил
и способов доказательства, нацеленных на прояснение структуры и изменения знания.

4. Философские
установки и ценностные факторы.

5. Совокупность
законов и утверждений, выведенных в качестве следствий из основных положений данной
теории в соответствии с конкретными принципами.

Научный закон это форма упорядочивания научного знания, заключающаяся в
формулировке общих утверждений о свойствах и взаимоотношениях изучаемой предметной
области. Научные законы представляют собой внутреннюю, существенную и устойчивую
связь явлений, обуславливающую их упорядоченное изменение.

Понятие научного закона стало формироваться в XVI-XVII вв. в период создания
науки в современном смысле этого слова. Долгое время считалось, что данное понятие
универсально и распространяется на все области познания: каждая наука призвана определять
законы и на их основе обрисовывать и разъяснять изучаемые явления. О законах истории
говорили, в частности, О. Конт, К. Маркс, Дж.С. Милль, Г. Спенсер. В конце IXX века В. Виндельбанд и Г. Риккерт выдвигали
идею о том, что наряду с генерализирующими науками, имеющими своей задачей открытие
научного закона, имеются индивидуализирующие науки, не формулирующие никаких своих
законов, а представляющие исследуемые объекты в их уникальности и неповторимости.

Основными чертами научных законов являются:

— необходимость,

— всеобщность,

— повторяемость,

— инвариантность.

В научном познании закон представляется как выражение необходимого и общего отношения между отмечаемыми явлениями, например, между заряженными частицами любой природы (закон Кулона) или любыми телами, обладающими массой (закон тяготения) в физике. В разнообразных течениях современной философии науки понятие закона сопоставляют с понятиями (категориями) сущности, формы, цели, отношения, структуры. Как показали дискуссии в философии науки XX в., входящие в определение закона свойства необходимости и общности (в пределе — всеобщности), а также соотношения классов «логических» и «физических» законов, объективности последних по сей день относятся к наиболее актуальным и сложным проблемам исследования.

Типология научных
законов

Понятие закона тесно связано с понятием закономерности. Закономерность выступает как совокупность взаимосвязанных по содержанию законов, обеспечивающих стабильную тенденцию или направленность в изменении системы. Многообразие видов связей и взаимодействий в реальной действительности служит объективным началом существования многих форм (видов) законов, которые систематизируют по тому или иному критерию (основанию). Одни выражают функциональную зависимость между свойствами объекта (закон E=mc2), другие – взаимосвязь между самими материальными объектами в больших по размеру системах (закон электромагнитного и гравитационного взаимодействия), между самими системами либо разнообразными состояниями/стадиями в развитии систем (закон возрастания энтропии). Частные или специфические законы обнаруживают связь между конкретными физическими, химическими, биологическими свойствами тел. Всеобщие законы показывают связь между универсальными свойствами и атрибутами материи (все явления в мире подчиняются определенным, может быть еще не открытым, не познанным законам, т. е. почти все детерминировано, обусловлено реальными объективными законами).

В природе законы реализованы бессознательно
в следствии объективного взаимодействия материальных тел. В обществе все социальные
законы реализуются благодаря сознательной, целенаправленной деятельности людей.
Сами же законы существования непредвзяты, самостоятельны от сознания людей, как
выражение необходимых, существенных внутренних отношений между свойствами вещей
или различными тенденциями развития.

Общие и специфические законы.
Любой закон характеризуется тем, что он показывает общее, сходное, тождественное,
что присуще группе предметов и явлений, выражает целостность многообразных явлений.
Следовательно, связи, которые проявляются в законе, не носят единичного характера.
Но, с другой стороны, это не обозначает, что отражаемые общие связи и отношения
в законе должны включить все явления объективного мира. Степень общности в явлениях
материального мира разнообразна. В связи с этим и законы имеют разнообразную степень
общности и условно все законы можно поделить на три группы: специфические, или частные,
общие и всеобщие.

Специфические, или частные, законы выявляют связи и отношения,
присущие для определенного круга однотипных явлений. Например, термодинамические
законы, химические, биологические и т. д.

К общим законам причисляют законы, обнаруживающие в большом
круге явлений, чем специфические законы. Это законы сохранения массы, энергии, заряда,
количества движения и др. Они характерны для всех явлений соответствующего круга.

Место законов в научном объяснении и предсказании

На основе законов реализуется не только
истолкование явлений данного класса (группы), но и прогноз, предвидение новых явлений,
событий, процессов и т. п., возможных путей, форм и направлений познавательной и
практической деятельности людей.

Объяснение явлений окружающей нас природы и социальной жизни составляет одну из основных задач естествознания и общественных наук. Задолго до возникновения науки люди старались так или иначе пояснить окружающий их мир, а также личные психические особенности и переживания.

Однако такие объяснения, как правило, оказывались неудовлетворительными, ибо зачастую базировались либо на одушевлении сил природы, либо на вере в сверхъестественные силы, бога, судьбу и т. п. Поэтому они, в наилучшем случае, могли удовлетворить психологическую надобность человека в поисках какого-либо ответа на мучившие его вопросы, но отнюдь не давали подлинного изображения о мире.

Реальные объяснения, которые можно назвать истинно научными, возникли вместе с возникновением самой науки. И это вполне понятно, так как научные объяснения основываются на точно сформулированные законы, понятия и теории, которые отсутствуют в обыденном познании.

Поэтому адекватность и степень объяснения охватывающих нас явлений и событий во многом зависит от уровня проникновения науки в объективные случайности, распоряжающиеся этими явлениями и событиями. В свою очередь сами законы могут быть по-настоящему постигнуты только в рамках соответственной научной теории, хотя они и служат тем концептуальным ядром, вокруг которого строится теория.

Такие растолкования также относят к числу реальных, но ими ограничиваются лишь в обыденном, стихийно-эмпирическом познании, в рассуждениях, основанных на так именуемом здравом смысле. В науке же не только простые обобщения, но и эмпирические законы стараются объяснить с помощью более глубоких теоретических законов. Хотя истинные объяснения могут быть весьма разнообразными по своей глубине или силе.

Типология научных законов

Понятие закона тесно связано с понятием закономерности. Закономерность выступает как совокупность взаимосвязанных по содержанию законов, обеспечивающих стабильную тенденцию или направленность в изменении системы.

Многообразие видов связей и взаимодействий в реальной действительности служит объективным началом существования многих форм (видов) законов, которые систематизируют по тому или иному критерию (основанию). Одни выражают функциональную зависимость между свойствами объекта (закон E=mc2), другие — взаимосвязь между самими материальными объектами в больших по размеру системах (закон электромагнитного и гравитационного взаимодействия), между самими системами либо разнообразными состояниями/стадиями в развитии систем (закон возрастания энтропии). Частные или специфические законы обнаруживают связь между конкретными физическими, химическими, биологическими свойствами тел. Всеобщие законы показывают связь между универсальными свойствами и атрибутами материи (все явления в мире подчиняются определенным, может быть еще не открытым, не познанным законам, т.е. почти все детерминировано, обусловлено реальными объективными законами).

В природе законы реализованы бессознательно в следствии объективного взаимодействия материальных тел. В обществе все социальные законы реализуются благодаря сознательной, целенаправленной деятельности людей. Сами же законы существования непредвзяты, самостоятельны от сознания людей, как выражение необходимых, существенных внутренних отношений между свойствами вещей или различными тенденциями развития.

Общие и специфические законы. Любой закон характеризуется тем, что он показывает общее, сходное, тождественное, что присуще группе предметов и явлений, выражает целостность многообразных явлений. Следовательно, связи, которые проявляются в законе, не носят единичного характера. Но, с другой стороны, это не обозначает, что отражаемые общие связи и отношения в законе должны включить все явления объективного мира. Степень общности в явлениях материального мира разнообразна. В связи с этим и законы имеют разнообразную степень общности и условно все законы можно поделить на три группы: специфические, или частные, общие и всеобщие.

Специфические, или частные, законы выявляют связи и отношения, присущие для определенного круга однотипных явлений. Например, термодинамические законы, химические, биологические и т. д.

К общим законам причисляют законы, обнаруживающие в большом круге явлений, чем специфические законы. Это законы сохранения массы, энергии, заряда, количества движения и др. Они характерны для всех явлений соответствующего круга.

Всеобщие законы — это законы диалектики, в которых сформулированы всеобщие связи и отношения всех проявлений действительности. В них отображается то общее, единое содержание, которое содержится в законах первых двух групп. Например, в объективном мире имеется множество частных законов, выказывающих отношение между противоположными свойствами тел: закон взаимодействия противоположных электрических зарядов, частиц и античастиц, притяжения и отталкивания в системах, внутривидовой и межвидовой борьбы в живой природе, классовой борьбы в обществе и др. В содержании всех этих законов наблюдается нечто общее, повторяющееся. Это общее, единое содержание и есть диалектический закон единства и борьбы противоположностей, который имеет универсальный смысл. Точно такое же соотношение имеет и закон перехода количественных изменений в качественные и обратно с частными и общими законами, то есть выражает то общее, что состоит в множестве частных законов природы и общества.

Динамические и статистические законы. Законы различаются между собой по форме проявления, то есть делят на динамические и статистические. Динамические законы — это такие, которые функционируют в каждом явлении или материальном образовании, представляющем ту или иную конфигурацию движения или область реальности. Статистические законы действуют лишь в массе явлений. В качестве примера динамических законов можно назвать законы Кулона, Ома и др. Образцом статистического закона может служить закон Бойля — Мариотта, закрепляющий связь между объемом газа и его давлением. Статистическими являются законы квантовой механики, показывающие всю совокупность вероятных состояний и их взаимной связи при данных условиях. Статистические законы обнаруживают «средние» состояния множества величин. Динамический закон абстрагируется от случайности, он выражает необходимость в чистом виде, поэтому дает возможность более или менее точно предсказать наступление того или иного результата. Статистический закон обнаруживает объективную необходимость в ее неразрывной связи со случайностью, поэтому предсказание наступления того или иного результата на основе данного закона может быть не точным, а лишь с определенной степенью вероятности.

Заключение

В данной работе не только дано определение научного закона, но и приведена их классификация, а так же основные механизмы его зарождения и формирования. Дана оценка роли научного закона в научном объяснении и предсказании.

Научный закон это форма упорядочивания научного знания, заключающаяся в формулировке общих утверждений о свойствах и взаимоотношениях изучаемой предметной области.

В научном познании закон представляется как выражение необходимого и общего отношения между отмечаемыми явлениями, например, между заряженными частицами любой природы.

Универсальность закона обозначает, что он распространяется на все объекты своей области, воздействует в любое время и в любой точке пространства.

Нельзя не заметить, что человек занимает центральное, основное место в формировании научных законов, а так же их интерпретации.

Последствием развития науки и техники является накопление научных законов.

Список литературы

1. Рузавин Г.И. Методы научного исследования. М., 1974.

2. Общие проблемы философии науки: Словарь для аспирантов и соискателей / сост. и общ. ред. Н. В. Бряник ; отв. ред. О. Н. Дьячкова. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2007.

3. Стёпин B.C. Теоретическое знание. Структура, историческая эволюция. М.,2000.

4. Олянич Д. Б. Теория организации: учебник / Д. Б. Олянич [и др.]. — Ростов н/Д: Феникс, 2008.

5. Кохановский В.П. Философия и методология науки. Учебник для высших учебных заведений / Ростов н/Д.: «Феникс», 1999.

6. Рузавин Г.И. Методология научного познания PDF. Юнити-Дана, 2012.

7. Купцов В.И. Философия и методология науки: Учеб. пособие для студентов высших учебных заведений / под ред. В.И. Купцова. — М.: Аспект Пресс, 1996.

Законы природы

Джон Кэрролл

Впервые опубликовано 29.04.2003, существенные изменения 26.12.2010

В науке
существует множество принципов, которые, — по крайней мере, когда-то в прошлом — считались законами природы: ньютоновские закон
всемирного тяготения и три закона движения, законы идеального газа, законы
Менделя, законы спроса и предложения и т. д. Другие важные для науки закономерности,
как считалось, не обладают этим статусом: в их число входят те, которые (в
отличие от законов), с точки зрения учёных, нуждались — или всё ещё нуждаются — в объяснении. Здесь можно говорить о регулярности
океанских приливов, смещении перигелия Меркурия, фотоэлектрическом эффекте,
расширении Вселенной и т. п. Кроме того, чтобы определить, что в
действительности возможно, учёные прибегают к законам, но не к иным
закономерностям: с точки зрения космологов, возможность того, что наша
Вселенная является замкнутой — или
открытой — системой, связана с тем, согласуются ли эти модели
с законами тяготения Эйнштейна [Maudlin 2007, 7–8]. В статистической механике
законы лежащей в её основе физической теории используются для определения
динамически возможных траекторий в пространстве состояний системы [Roberts
2008, 12–16].

Философы
науки и метафизики рассматривали различные вопросы, связанные с понятием
закона, но основным остаётся следующий: что такое закон? На него были даны два
авторитетных ответа: системный подход Дэвида Льюиса [Lewis 1973, 1983, 1986, 1994] и теория
универсалий Дэвида Армстронга [Armstrong 1978, 1983, 1991, 1993]. Среди более современных интерпретаций
проблемы — взгляды антиреалистов [van Fraassen 1989; Giere 1999; Ward 2002;
Mumford 2004] и антиредукционистов [Carroll 1994, 2008; Lange 2000, 2009;
Maudlin 2007]. Помимо основного вопроса, в современной литературе по теме
уделяется внимание следующим проблемам: (i) супервентны ли законы фактам? (ii)
какую роль они играют в связи с проблемой индукции? (iii) предполагают ли они
метафизическую необходимость? (iv) какова их роль в физике и как она
соотносится с их ролью в частных науках?

1. Основной вопрос: Что такое закон?
2. Системы
3. Универсалии
4. Юмовская супервентность
5. Антиреализм
6. Антиредукционизм
7. Индукция
8. Необходимость
9. Физика и частные науки

9.1. Пытаются ли физики открыть универсальные закономерности?
9.2. Возможны ли какие-либо законы частных наук?

10. Заключительные замечания: что дальше?
Библиография

Есть
четыре причины, побуждающие философов искать ответ на вопрос, что значит быть
законом природы. Во-первых, как было сказано выше, складывается впечатление,
что законы играют в науке важнейшую роль. Во-вторых, законы важны для многих
других философских проблем: например, философы, вдохновляемые теорией контрфактичности,
отстаиваемой Родериком Чизомом [Chisholm 1946,
1955] и Нельсоном Гудменом [Goodman 1947], а
также выдвинутой Карлом Гемпелем и Полом Оппенгеймом дедуктивно-номологической
моделью объяснения [Hempel and Oppenheim 1948],
задавались вопросом, что делает контрфактические и объяснительные утверждения
истинными; они предполагали, что какую-то роль здесь должны играть законы, а
также спрашивали, что отличает законы от того, что законами не является.
В-третьих, как известно, Гудмен предположил, что существует связь между законностью
(lawhood) и возможностью подтвердить нечто индуктивным
умозаключением. Поэтому некоторые мыслители, готовые принять идею Гудмена,
сталкиваются с проблемой законов из-за своего интереса к индукции. В-четвёртых,
философы любят сложные загадки. Предположим, что все находящиеся в помещении
люди сидят (ср. [Langford 1941, 67]). Очевидно, что в этом случае утверждение
«Здесь все сидят» будет истинным. Однако, хотя такое обобщение истинно, оно,
по-видимому, не является законом в силу своей крайней случайности. Принцип
Эйнштейна, согласно которому скорость ни одного сигнала не может превышать
скорость света, также является истинным обобщением — однако его считают
законом; он вовсе не так случаен. В чём же разница?

Может
показаться, что это не такая уж и загадка. Утверждение «Здесь все сидят» имеет
границы применимости: оно касается конкретного места; у принципа
относительности пространственных ограничений нет. Поэтому легко предположить,
что, в отличие от законов, случайным образом оказывающиеся верными обобщения
касаются конкретных мест. Но разница не в этом. Есть истинные и притом не
являющиеся законами утверждения, не относящиеся к какому-либо конкретному пространству.
Рассмотрим неограниченное пространственно обобщение, согласно которому все
золотые сферы имеют диаметр меньше мили. Золотых сфер таких размеров нет и, по
всей вероятности, никогда не будет, но тем не менее это обобщение не является
законом. Можно также привести обобщения, выражающие законы, подчиняющиеся
определённым пространственным ограничениям. Закон свободного падения Галилея —
это обобщение, согласно которому на Земле
ускорение свободного падения равно 9.8 м/с². Сложность нашей загадки
становится очевидной, если к обобщению, касающемуся золотых сфер, добавить
весьма похожее на него обобщение о сферах из урана:

Все золотые сферы имеют диаметр меньше мили.

Все урановые сферы имеют диаметр меньше мили.

Хотя
первое утверждение не является законом, второе, по всей видимости, является:
оно вовсе не так случайно, как первое, поскольку критическая масса урана —
гарантия того, что такая огромная сфера никогда не появится [van Fraassen 1989,
27]. Так в чём же разница? Почему первое утверждение — случайное обобщение, а
второе — закон?

Широко
известный ответ на этот вопрос связывает закон с дедуктивными системами. Идея
восходит к работам Джона Стюарта Милля [Mill 1843 (1947 ()], но в той или иной форме её отстаивали Фрэнк Рамсей [Ramsey 1928 (1978)],
Льюис [Lewis 1973,
1983, 1986, 1994], Джон Эрман [Earman 1984] и Барри Лёвер [Loewer 1996]. Дедуктивные системы отличаются аксиомами. Теоремы являются
логическими следствиями аксиом. Некоторые истинные дедуктивные системы будут
сильнее прочих; некоторые — проще. Два эти достоинства — сила и простота —
конкурируют между собой. (Систему легко сделать более сильной, усложнив её, а
именно, включив все истины в число аксиом. Столь же легко упростить её,
пожертвовав силой: достаточно принять в качестве единственной аксиомы, что
2 + 2 = 4.) Согласно Льюису [Lewis 1973, 73], законы природы принадлежат ко множеству всех истинных
дедуктивных систем, отличающихся наиболее удачным сочетанием простоты и силы.
Следовательно, утверждение, что диаметр урановой сферы не может превышать милю,
является законом потому, что, по-видимому, оно принадлежит к наилучшим дедуктивным
системам; квантовая теория — превосходная теория, описывающая нашу Вселенную, она
может входить в число наилучших систем, и вполне вероятным представляется, что
из квантовой теории и истин, касающихся природы урана, будет логически
следовать, что не существует урановых сфер с диаметром, превышающим милю [Loewer
1996, 112]. Вызывает сомнения, что обобщение, согласно которому все золотые
сферы будут меньше мили в диаметре, принадлежит к наилучшим системам. В
качестве аксиомы его можно добавить в любую систему, но оно мало (если вообще
хоть как-то) повлияет на её силу, при этом усложнив. (Впоследствии Льюис внёс в
свою теорию значительные изменения, чтобы рассмотреть проблемы, связанные с
физической вероятностью (см. [Lewis 1986, 1994]).)

Многие
особенности теории систем весьма привлекательны. Например, она, по всей
видимости, решает проблему пустых законов. Некоторые законы являются истинными,
будучи при этом пустыми: первый закон движения Ньютона, согласно которому
всякое инерциальное тело движется без ускорения, является законом, несмотря на
то, что инерциальных тел не существует. Однако есть также множество пустых
истинных утверждений, не являющихся законами: все тартановые панды весят пять
фунтов, все единороги неженаты и т. д. Если мы принимаем теорию
систем, то пустые обобщения не исключаются из числа законов, но принимаются в
расчёт лишь те пустые обобщения, которые принадлежат к наилучшим системам (ср. [Lewis
1986, 123]). Более того, разумно считать целью научного теоретизирования формулировку
истинных теорий, простота и сила которых уравновешивают друг друга, а значит,
теория систем, по-видимому, подкрепляет трюизм, согласно которому цель науки —
открытие законов [Earman 1978, 180; Loewer 1996, 112]. Ещё одной особенностью
этой теории, которая многим (хотя и не всем) представляется привлекательной,
является то, что она согласуется с широко интерпретируемыми ограничениями в
духе Юма, налагаемыми на метафизику. Здесь нет прямой отсылки к близким
модальным понятиям (например, контрфактическим условным предложениям) или к являющимся
источником модальности сущностям (например, универсалиям или Богу; о
предположительно необходимой отсылке к Богу см. [Foster 2004]). В самом деле,
теория систем — основа льюисовой защиты юмовской супервентности, «учения,
согласно которому в мире есть лишь обширная мозаика частных фактов: один
небольшой предмет, а затем — другой» [Lewis 1986, ix].

Другие
особенности теории систем настораживают философов (см. в особенности [Armstrong 1983, 66–73; van Fraassen 1989, 40–64; Carroll 1990,
197–206]). Некоторые утверждают, что у неё есть неприятное следствие: из-за
обращения к понятиям простоты, силы и наилучшего равновесия (которые в
конкретных своих проявлениях, по-видимому, зависят от когнитивных способностей,
интересов и целей) законы оказываются не надлежащим образом зависящими от
разума. Апелляция к простоте ставит ещё один вопрос, связанный с потребностью в
жёстко регламентированном языке, делающем возможным разумное сопоставление
систем (см. [Lewis 1983, 367]). Среди недавних упрёков теории систем —
замечание Джона Робертса о том, что иногда считают её преимуществом: «У нас нет
опыта оценки конкурирующих достоинств простоты и содержательности, позволяющей
выбрать одну из целого ряда предположительно истинных дедуктивных систем» [Roberts 2008, 10].
Существует метод подбора кривой, предполагающий оценку и сопоставление таких
конкурирующих преимуществ, как простота и точность, но этот метод — часть
процесса обнаружения того, что является
истинным. Тим Модлин [Maudlin 2007, 16] и Робертс [Roberts 2008, 23] утверждают также, что теория систем плохо подходит для того,
чтобы исключать из числа законов широко распространённые и бросающиеся в глаза
закономерности, даже если очевидно, что они определяются исходными условиями.
Утверждения, согласно которым Вселенная представляет собой замкнутую систему,
энтропия возрастает, а планеты Солнечной системы расположены в одной плоскости,
могут (если они истинны) быть прибавлены к любой истинной дедуктивной системе,
значительно увеличив её силу и не слишком усложнив. Интересно, что иногда от
теории систем отказываются потому,
что она отвечает широко понимаемым юмовским ограничениям, налагаемым на законы
природы; некоторые заявляют, что частные факты не определяют, являются ли
обобщения законами (см. Раздел 4).

В конце
1970-х годов у теории систем и других попыток последователей Юма сказать, что такое
закон, появился соперник. В стремлении отделить законы от того, что ими не
является, сторонники конкурирующего подхода, возглавляемые Армстронгом [Armstrong 1978, 1983, 1991, 1993], Фредом Дрецке [Dretske 1977] и Майклом Тули [Tooley 1977, 1987], обратились к универсалиям.

Если
исходить из предлагаемой Армстронгом интерпретации этой идеи, то вот одна из
его лаконичных формулировок теории универсалий:

Предположим,
существует закон, согласно которому все F
являются G. Свойство F и свойство G рассматриваются как универсалии. Между свойством F и свойством G существует определённое отношение, отношение логически не
обоснованной, или случайной, необходимости. Эту ситуацию можно выразить в форме
«N (F, G)».
[Armstrong 1983, 85]

Эта формулировка
обещает решение знакомых задач и проблем: возможно, разница между обобщениями
касательно урановой и золотой сфер состоит в том, что из бытия урановой сферой
следует необходимость обладать диаметром меньше мили, а из бытия золотой сферой
— нет. Нет повода беспокоиться о субъективной природе простоты, силы и
наилучшего их сочетания; до тех пор, пока необходимость независима от сознания,
можно не опасаться, что от него будет зависеть законность. Некоторые [Armstrong
1991; Dretske 1977] полагают, что эта система взглядов поддерживает идею,
согласно которой законы играют особую объяснительную роль в индуктивных
умозаключениях, поскольку закон — не просто универсальное обобщение, а нечто
совершенно иное — отношение между двумя разными универсалиями. Эта система
взглядов согласуется также с представлением, что законность не супервентна на
частных случаях конкретных фактов; отрицание юмовской супервентности часто
сопровождает принятие теории универсалий.

Но чтобы
и в самом деле достичь такого результата, следует больше сказать о природе N (необходимости). Существует проблема,
которую Бас ван Фраассен называет проблемой
идентификации. Он связывает её с другой проблемой, называемой им проблемой вывода [van Fraassen 1989, 96]. Суть двух этих проблем ранее была
изложена Льюисом в его характерном стиле:

Чем бы ни
было N, я не понимаю, как может быть
абсолютно невозможным получение N (F, G) и
Fa без Ga. (Если только N не
является всего лишь устойчивой конъюнкцией или чем-то дополненной устойчивой
конъюнкцией: в этом случае теория Армстронга превращается в вариант отвергаемой
им теории закономерности.) Терминология Армстронга в некотором отношении
скрывает эту загадку. Он использует выражение «с необходимостью следует» для
обозначения создающего закон универсального N;
и кто удивится, услышав, что если из F
«с необходимостью следует» G и некое a обладает F, то, значит, a должно обладать G? Но я заявляю, что N
заслуживает имени «необходимости», лишь если оно каким-то образом на самом деле
может вступить в соответствующие отношения необходимости. Оно не может вступить
в них лишь благодаря имени, как для обладания мощным бицепсом недостаточно
называться «Армстронгом». [Lewis 1983, 366]

По сути
дела, необходимо уточнить, что именно представляет собой законоустанавливающее
отношение (проблема идентификации). Затем следует определить, подходит ли оно
для этой цели (проблема вывода): следует ли из существования между F и G
отношения N, что все F являются G? Обосновывает ли наличие этого отношения соответствующие контрфактические
утверждения? Действительно ли законы оказываются независимыми от сознания, несупервентными
и имеющими объяснительную силу? Армстронг и в самом деле говорит о сути своего
создающего законы отношения подробнее. На замечание ван Фраассена он отвечает:

И именно
здесь, я утверждаю, была решена проблема идентификации. Требующееся для этого
отношение является каузальным отношением, <…> которое, как сейчас
предполагают, связывает виды, а не их отдельных представителей. [Armstrong 1993, 422]

Остаётся
вопрос о природе этого каузального отношения, понимаемого как отношение,
связывающее как конкретные события, так и универсалии (см. [van Fraassen 1993,
435–437; Carroll 1994, 170–174].

Вместо того, чтобы пытаться
в деталях описать всё, что разделяет системный подход и концепцию универсалий,
обратим лучше внимание на вызывающую особенные разногласия проблему
супервентности. Она касается вопроса, в самом ли деле рассуждения Юма
определяют, что такое законы. Можно привести некоторые важные примеры,
показывающие, что это не так.

Тули [Tooley 1977, 669] предлагает: допустим, что существует десять различных видов
элементарных частиц. Следовательно, возможно пятьдесят пять видов отношений
между двумя частицами. Предположим, что пятьдесят четыре из них изучено, и
открыто пятьдесят четыре закона. Взаимодействие между частицами X и Y
не изучалось, поскольку условия таковы, что они никогда не будут
взаимодействовать. Тем не менее представляется, что возможен закон, согласно
которому при взаимодействии частиц X
и Y наблюдается P. Равным образом возможен закон, согласно которому при
взаимодействии частиц X и Y наблюдается Q. Кажется, что в мире не существует никаких конкретных фактов,
определяющих, какое из этих обобщений является законом.

Предполагаемая примером
Тули несостоятельность супервентности возникает в более предельных случаях.
Рассмотрим возможность существования отдельной частицы, двигающейся через
пустое, свободное от других частиц пространство с постоянной скоростью, скажем,
один метр в секунду. Кажется, что это пространство может быть просто пустой
ньютоновской Вселенной, для которой верно утверждение, что все тела обладают
скоростью один метр в секунду, хотя это и не закон; просто случилось так, что
нет ничего, что могло бы изменить движение частицы. Но приходится признать, что
может также статься, что это — не мир ньютоновской физики, и существует закон,
согласно которому все тела здесь обладают одинаковой скоростью, равной одному
метру в секунду; это обобщение может быть неслучайным и остаться истинным, даже
если существуют иные тела, сталкивающиеся с движущимися объектами (см. в
особенности [Earman 1986, 100; Lange 2000, 85–90]). Кто-нибудь может пойти и
дальше. Модлин решительно возражает последователям Юма, обращая особое внимание
на широко распространённую среди физиков стратегию изучения моделей вводимых
теорией законов:

Пространство-время Минковского,
пространство-время специальной теории относительности, — это модель уравнений
поля общей теории относительности (в частности, их решений для вакуума).
Следовательно, пустое пространство-время Минковского — один из способов
существования мира, подчиняющегося законам общей теории относительности. Но
является ли пространство-время Минковского моделью лишь для законов общей
теории относительности? Разумеется, нет! Мы можем, например, утверждать, что
специальная теория относительности даёт полное и точное описание структуры
пространства-времени, и вывести иную теорию гравитации, моделью для которой всё
ещё будет оставаться пустое пространство-время Минковского. Итак, если
предположить, что ни один из возможных миров не может подчиняться законам общей
теории относительности и конкурирующей теории гравитации, общее физическое
состояние мира не всегда может определять законы. [Maudlin 2007, 67]

Здесь высказывается
предположение о возможности существования пустой Вселенной, где действуют
законы общей теории относительности, и другой Вселенной, где действуют законы
противоречащей ей теории гравитации (дополнительные примеры см. в [Carroll
1994, 60–80]).

То, что Модлину
представляется следствием обычного научного рассуждения, последователи Юма
сочтут примером, демонстрирующим абсурдность несупервентности. Они должны утверждать,
что разнообразные пары так называемых возможных миров на самом деле невозможны.
Одним из последователей Юма, возражающих против доводов в пользу
несупервентности, является Элен Биби [Beebee 2000]. Она обвиняет Тули, Джона Кэрролла [Carroll 1990, 1994] и других в том, что их аргументы основываются на том, что
законы определяют происходящее в мире (см. также [Loewer 1996; Roberts 1998;
Schaffer 2008]). В двух статьях Эрман и Робертс [Earman and Roberts 2005a,b] сначала задаются вопросом, как лучше сформулировать юмовский
тезис супервентности, а затем, выступая с позиции скептицизма, доказывают, что
их вариант юмовской супервентности соответствует истине. Джонатан Шаффер [Schaffer 2008] настоятельно привлекает внимание к онтологической проблеме: к
тому, что несупервентные законы являются чем-то необоснованным. Робертс [Roberts 2008, 358–361] не только согласен с тем, что законы определяют
происходящее в мире, но и предлагает новый ответ на контрпримеры для юмовской супервентности.
Заметим, что с точки зрения языка сутью любого предполагаемого контрпримера
всегда будет пара предложений, описывающих некую вероятность. Например, в
случае единственной элементарной частицы (подобном описанному выше), суть
контрпримера может выражаться в следующих предложениях:

Возможно,
что на протяжении всей истории мира существует только одна-единственная частица,
движущаяся с постоянной скоростью, а то, что все тела в этом мире движутся со
скоростью один метр в секунду, не является законом.

Возможно,
что на протяжении всей истории мира существует только одна-единственная
частица, движущаяся с постоянной скоростью, а то, что все тела в этом мире
движутся со скоростью один метр в секунду, является законом.

Для Робертса эти
контрпримеры неизбежно будут лишь мнимыми, поскольку, хотя каждое предложение
может быть истинным для какого-то контекста, для выдвижения возражения этого
недостаточно: эти предложения должны быть истинными для одного и того же
контекста, иначе возражение можно будет упрекнуть в некоторой неоднозначности. Для
Робертса истинность предложений вида «это является законом» всегда связана с
ключевой в данном контексте теорией. В его глазах обобщение, касающееся
скорости в один метр в секунду, не может одновременно быть и не быть законом в
рамках одной конкретной теории, а потому предложения, выражающие суть
контрпримера, не могут быть истинными в отношении одного и того же контекста.

Важнейшую
роль здесь играет чувствительность к контексту, которую Робертс встраивает в
условия истинности предложений, выражающих законы. Другие системы взглядов, в
рамках которых выражающие законы предложения тоже считаются чувствительными к
контексту, могут также приводить к этому выводу. Разумеется, многое зависит от
того, о каких чувствительных к контексту условиях истинности идёт речь.

Большинство
современных философов — реалисты в
отношении законов; они полагают, что некоторые теории о том, что такое законы,
и в самом деле отражают реальность. Однако есть и несогласные с этим антиреалисты.

Например,
ван Фраассен, Рональд Гир, а также Стивен Мамфорд считают, что законов не
существует. Ван Фраассен рассматривает проблемы, с которыми сталкиваются,
скажем, теории Льюиса и Армстронга, в качестве аргумента в поддержку своих
взглядов, и предвидит неспособность Армстронга и прочих описать адекватную
эпистемологию, которая допускала бы рациональную убеждённость в существовании
законов [van Fraassen 1989, 130
и 180–181]. Гир ссылается на то, как в истории науки начали использовать
понятие закона [Giere 1995 (1999), 86–90], и настаивает, что часто
называемые законами обобщения на самом деле не соответствуют истине [Ibid., 90–91].
У Мамфорда — причины, скорее, метафизического характера; он говорит, что, чтобы
обуславливать происходящее в мире, законы должны быть чем-то внешним по
отношению к качествам, которые они обуславливают, но, чтобы это было так, у
обуславливаемых свойств не должно быть надлежащих условий идентичности [Mumford 2004, 144–145]. Другие мыслители исповедуют
антиреализм иного сорта. Даже произнося предложения вида «То, что ни один
сигнал не движется со скоростью выше скорости света, является законом», они
остаются антиреалистами, поскольку полагают, что такие предложения не являются
(чистым) изложением фактов. Является ли это эйнштейновское обобщение законом
или нет — это не факт о нашей Вселенной; это не что-то, что может быть открыто.
Сообщения о законах лишь отражают определённое отношение (в дополнение к
убеждению) к содержащимся в них обобщениях. Например, Барри Уорд [Ward 2002, 197] полагает, что это отношение касается
пригодности обобщения для предсказания и объяснения (см. также [Blackburn 1984,
1986]).

Перед
антиреализмом стоит задача минимизировать ущерб, который отсутствие законов
причинит нашей повседневной и научной практике. Что касается последней,
описанные в начале данной статьи примеры и случаи использования законов
свидетельствуют, что «закон» играет в науке важную роль, которую учёные,
по-видимому, готовы счесть фактивной. Что касается повседневности, то, хотя
слово «закон» и нечасто фигурирует в обыденных разговорах, у антиреализма
относительно законности, тем не менее, будут далеко идущие последствия. Это
обусловлено тем, что понятие законности связано с другими понятиями, в
особенности номическими (например,
понятиями контрфактического условия, диспозиций и причинности). Например,
кажется, что для существования какой-либо содержательной контрфактической
истины необходим хотя бы один закон природы. Загорится ли в обычных условиях
обычная спичка, если ею чиркнуть о коробок? По-видимому, да — но только лишь
потому, что мы ожидаем от окружающего мира определённого постоянства. Мы
полагаем, что это контрфактическое высказывание верно, поскольку убеждены в
существовании законов. Если бы законов не было, то из того, что спичкой
чиркнули о коробок, не следовало бы, что она загорится. Из этого не следовало
бы, что спичка предрасположена к
воспламенению, или что трение о коробок станет причиной огня.

Может ли
антиреалист отмести эту проблему, отрицая наличие связей между законностью и
другими понятиями? Позволит ли это нам быть антиреалистами в отношении законов
и оставаться реалистами в отношении, скажем, контрфактических высказываний?
Опасность здесь заключается в том, что занимаемая в результате таких
манипуляций позиция, по-видимому, неизбежно окажется ad hoc. Такие понятия, как
контрфактическое условие, диспозиции и каузальность, проявляют множество тех же
загадочных свойств, что и законность; обращаясь к ним, мы сталкиваемся со
сходными философскими вопросами и загадками. Сложно сказать, чем можно
обосновать антиреализм в отношении законности, но не других номических понятий.

Кэрролл [Carroll 1994, 2008], Марк Ланге [Lange 2000, 2009] и Модлин [Maudlin 2007] отстаивают антиредукционистские,
антисупервентистские теории (см. также [Woodward 1992]). Рассматривая вопрос о
том, что такое закон, они отвергают ответы таких сторонников Юма, как Льюис,
отрицают юмовскую супервентность и не видят смысла обращаться к универсалиям.
Они считают несостоятельными любые попытки сказать, что такое закон, не прибегая
к номическим понятиям. И тем не менее они полагают, что законы природы на самом
деле существуют, и не являются антиреалистами.

Модлин [Maudlin 2007, 17–18] считает, что законность —
фундаментальное понятие, а законы — онтологические примитивы, базовые элементы
нашей онтологии. Следовательно, его проект состоит в том, чтобы показать, что
именно могут сделать законы, определяя физическую возможность через законы и
схематически излагая основанные на законах теории контрфактических условий и
объяснений.

Кэрролл [Carroll 2008]
анализирует законность посредством каузальных/объяснительных понятий. Исходной
точкой для него становится интуиция, что законы не произвольны и не являются
случайностями. Однако не быть случайностью ещё не означает быть законом.
Например, может быть верно, что не существует золотых сфер диаметром больше
тысячи миль, поскольку во Вселенной слишком мало золота. В этом случае, строго
говоря, это обобщение было бы истинным, достаточно общим и не являлось бы случайностью.
Тем не менее законом бы оно не было. Вероятно, этому препятствует тот факт, что
нечто в природе (по сути дела, исходное состояние Вселенной, ограниченное
количество золота) объясняет это обобщение. Сравним это с законом, согласно
которому движение по инерции происходит без ускорения. В случае этого и иных
законов, по-видимому, он соблюдается в силу самой природы вещей.

Подход
Ланге [Lange 2000,
2009] предполагает описание того, что такое закон, при помощи контрфактического
понятия стабильности. Теория эта весьма изощрённа, но основная её идея такова: назовём
логически конечный ряд истинных пропозиций стабильным, если и только если его
элементы остаются истинными при любой исходной ситуации, не противоречащей членам
этого ряда. Так, к примеру, ряд логических истин очевидным образом является
стабильным, поскольку логические истины будут истинными вне зависимости от
любых обстоятельств. Ряд, включающий случайное обобщение, что все
присутствующие в комнате сидят, но не противоречащий пропозиции, что некто в
комнате кричит «Пожар!», не будет стабильным. Если бы кто-то закричал «Пожар!»,
кто-нибудь из присутствующих в комнате не усидел бы на месте. Ланге утверждает [Lange 2009, 34],
что ни один стабильный ряд субномических фактов (за исключением, может быть,
собрания всех истин) не содержит случайных истин. Для этого он прибегает к
хитроумному использованию дизъюнктивных условий. Если ряд включает случайную
истину P и не
включает случайную истину Q, то дизъюнкция ~P ∨ ~Q будет совместима с этим
рядом, и для того, чтобы тот оставался стабильным, контрфактическое условное
предложение (~P ∨ ~Q) → P должно быть верным. Поскольку ни P, ни Q не являются законами, P не будет предпосылкой Q (во всяком случае, не во
всяком контексте). Поэтому Ланге утверждает, что предложение (~P ∨ ~Q) → P не будет истинным (во всяком случае, не во всяком контексте). «Считая
законы элементами по меньшей мере одного немаксимального стабильного ряда, мы
откроем, как законность субномических фактов определяется субномическими
фактами и теми фактами, которые зависят от них» [Lange 2009, 43].

До сих
пор возражения против антиредукционизма в основном сводились к упомянутым в
конце Раздела 4 вызовам для антисупервентности. (Поэтому, опять-таки, см. [Loewer 1996; Roberts 1998, 2008; Beebee 2000;
Earman and Roberts 2005a,b; Schaffer 2008].)

Гудмен
полагал, что различие между законами природы и случайными истинами неразрывно
связано с проблемой индукции. В работе «Новая загадка индукции» он пишет:

Лишь законоподобное утверждение (вне
зависимости от его истинности, ложности или научной значимости) может быть
подтверждено своим частным случаем; в отношении случайных утверждений это
неверно. [Goodman 1954 (1983),
73]

(Касательно
терминологии: P законоподобно, только
если P является законом, если оно
истинно.) Гудмен утверждает, что если обобщение случайно (и, следовательно, не
законоподобно), то оно не может быть подтверждено одним из своих частных
случаев.

Это стало
толчком к оживлённой дискуссии и выдвижению ряда возражений. Например,
предположим, что симметричная монета была подброшена в воздух десять раз, и
первые девять раз упала решкой вверх [Dretske 1977, 256–257]. Первые девять
частных случаев (по крайней мере, в некотором смысле) подтверждают обобщение,
согласно которому в результате всех десяти бросков выпадет решка; вероятность
истинности этого обобщения возросла с (0,5)¹⁰ до 0,5. Но это
обобщение не законоподобно; если оно истинно, оно не является законом.
Стандартным ответом на такой пример будет утверждение, что это понятие
подтверждения не относится к делу (что оно всего лишь «урезает содержание»), а
также предположение, что в законоподобии нуждается подтверждение
нерассмотренных частных случаев обобщения. Отметим, что в случае монеты
вероятность того, что при десятом броске выпадет решка, после предшествующих
девяти бросков, выпавших решкой, не меняется. Однако существуют примеры,
способные поставить под вопрос и эту идею.

Предположим,
в комнате находится сто человек, и, задав пятидесяти из них вопрос, являются ли
они третьими по счёту сыновьями, мы слышим, что так и есть; несомненно,
разумным будет по меньшей мере с несколько большей уверенностью ожидать такого
же ответа и от остальных пятидесяти присутствующих. [Jackson and Pargetter
1980, 423]

Бесполезно
пересматривать тезис, чтобы заявить, будто никакое считающееся случайным обобщение не может быть подтверждено. В
случае с третьими сыновьями мы знаем, что, даже если обобщение верно, оно не
является законом. Спор продолжается. Фрэнк Джексон и Роберт Парджеттер
предложили провести иную связь между подтверждением и законами, которой должны
быть обусловлены определённые контрфактические истины: наблюдение над некими А, обладающими свойствами как F, так и B, подтверждает, что все A,
не являющиеся F, будут B, лишь если A
всё ещё останутся одновременно и A, и
B, даже если они не будут обладать
свойством F (это предложение
критикуется в работе Эллиотта Собера [Sober 1988, 97–98]). Ланге [Lange 2000, 111–142] прибегает к другой стратегии. Он
пытается уточнить соответствующее ситуации понятие подтверждения, описывая то,
что рассматривает как интуитивное представление об индуктивном подтверждении, а
затем утверждает, что лишь те обобщения, которые не считаются незаконообразными,
могут быть индуктивно подтверждены (в том смысле, о котором он пишет).

Подчас
идея, что законы должны играть в индуктивном доказательстве особую роль,
оказывается исходной точкой для критики юмовского анализа. Дрецке [Dretske 1977, 261–262] и Армстронг [Armstrong 1983, 52–59; Armstrong
1991] принимают модель индуктивного умозаключения, предполагающую заключение к
наилучшему объяснению (см. также [Foster 1983, 2004]). Если взять простейшую её
интерпретацию, то эта модель описывает систему, основанную на наблюдении за
частными случаями обобщения, включающую заключение к соответствующим законам
(это и будет заключением к наилучшему объяснению) и увенчанную выводом к самому
обобщению или его частным случаям, не ставшим объектами наблюдения. Претензия,
предъявляемая сторонникам Юма, заключается в том, что, согласно их
представлению о том, чем являются законы, законы не подходят для объяснения
своих частных случаев и не могут подкрепить требуемое заключение к наилучшему
объяснению.

Именно в
этом контексте следует внимательно изучить законы. Армстронг и Дрецке приводят
веские аргументы о том, что может и что не может быть подтверждено частными
случаями: грубо говоря, юмовские законы так подтвердить нельзя, а
законы-как-универсалии — можно. Но эти аргументы по самой меньшей мере не могут
быть совершенно верными. Разве юмовские законы нельзя подтвердить частными
случаями? Как было сказано выше, Собер, Ланге и другие исследователи показали,
что это возможно даже в случае случайных обобщений. Дрецке и Армстронгу нужна
некая убедительная и достаточно сильная посылка, связывающая законность с
возможностью подтверждения, и непонятно, существует ли она. Основная проблема —
в следующем: как отмечали многие авторы (например, [Sober 1988, 98; van
Fraassen 1987, 255]), подтверждение гипотезы и её нерассмотренные частные
случаи всегда будут зависеть от наших базовых убеждений. Если это так, то,
обладай мы подходящими базовыми убеждениями, практически любое утверждение
можно было бы подтвердить вне зависимости от того, обладает ли оно статусом
закона или является ли оно законоподобным. Таким образом, сложно будет
постулировать убедительный принцип, описывающий связь между законами и
проблемой индукции. Чтобы выявить номологическую ограниченность индукции, мы
должны поговорить о роли базовых убеждений.

Как
правило, философы полагали, что некоторые случайные истины являются (или могут
быть) законами природы. Более того, они считали, что если закон гласит, что все
F являются G, то не требуется наличия никакой (метафизически) необходимой
связи между свойствами F и G, то есть (метафизически) возможно, что
нечто будет F, не будучи при этом G. Например, любой возможный мир,
который, в соответствии с законом, подчиняется общим принципам ньютоновской
физики, — это мир, где первый закон Ньютона истинен, а мир, в котором тела
движутся по инерции с ускорением, — это мир, в котором первый закон Ньютона
ложен. Последний мир также является миром, где движение по инерции имеет место,
но при этом оно не влечёт с необходимостью отсутствие ускорения. Однако
некоторые сторонники теории необходимости (necessitarians) полагают, что все законы являются истинами с
необходимостью (см. [Shoemaker 1980, 1998; Swoyer 1982; Fales 1990; Bird 2005]).
Другие придерживаются лишь слегка отличающегося представления. Соглашаясь, что
некоторые законы — это сингулярные высказывания об универсалиях, они допускают,
что некоторые законы являются случайными истинами. Следовательно, в
соответствии с их взглядами, закон о свойствах F и G может быть ложным,
если свойство F не существует. Однако
отличия здесь минимальны. Эти авторы думают, что для того, чтобы закон о
свойствах F и G существовал, то, что все F
являются G, должно с необходимостью
быть истинным (см. [Tweedale 1984; Bigelow, Ellis, and Lierse 1992; Ellis and Lierse 1994; Ellis 2001]).

Можно
привести два основания для веры в то, что закон не зависит от какой-либо
необходимой связи между свойствами. Первое состоит в представимости того, что в
одном возможном мире утверждение «все F
являются G» может быть законом, даже
если существует иной мир, где F не является
G. Второе — в том, что существуют
законы, которые могут быть открыты лишь a posteriori. Если необходимость всегда
связана с законами природы, то неясно, почему учёные не могут всегда обходиться
лишь априорными методами. Естественно, оба основания нередко оспаривались. Сторонники
теории необходимости утверждали, что представимость не означает возможности.
Они также ссылались на аргументы Сола Крипке [Kripke 1972], предназначавшиеся для выявления определённых a posteriori
необходимых истин, чтобы показать, что апостериорная природа некоторых законов
не означает, что их законность не предполагает необходимой связи между
свойствами. Чтобы ещё более упрочить свою позицию, сторонники теории
необходимости заявляли, что она является следствием их излюбленной теории
диспозиций, согласно которой диспозиции обладают каузальными способностями
сущностным образом. Так, например, согласно этой теории, одним из слагающих сущность
электрического заряда является способность отталкивать одноимённые заряды.
Следовательно, законы вытекают из природы диспозиций (ср. [Bird 2005, 356]). По
мнению сторонников теории необходимости, достоинством их позиции также является
то, что они могут объяснить, почему законы поддерживают контрфактические
высказывания; они делают это так же, как и другие необходимо истинные
утверждения [Swoyer 1982, 209; Fales 1990, 85–87].

Основное
затруднение для сторонников теории необходимости состоит в том, чтобы показать,
почему следует отвергнуть традиционные основания считать, что некоторые законы
являются случайными. Проблема (ср. [Sidelle 2002, 311]) состоит в том, что они
также проводят различие между необходимыми и случайными истинами и даже,
по-видимому, основываются при этом на соображениях представимости. На первый
взгляд, суждение, что объект может двигаться со скоростью выше скорости света, не
содержит чего-то явно подозрительного. Чем оно хуже суждения, что дождь может
идти в Париже? Другой проблемой для сторонников теории необходимости становится
вопрос о том, может ли их эссенциализм в отношении диспозиций подкрепить все
контрфактические высказывания, которые, по-видимому, поддерживаются законами
природы [Lange 2004].

В
недавних философских работах о законах природы уделяется много внимания двум отдельным,
но взаимосвязанным вопросам. Ни тот ни другой не связаны непосредственно с тем,
что такое закон. Вместо этого они касаются природы обобщений, которые пытаются
открыть учёные. Первый — таков: стремится ли какая-либо наука в поисках законов
отыскивать универсальные закономерности? Второй: даже если это верно для одной
науки — фундаментальной физики — можно ли сказать то же самое и о других
областях научного знания?

9.1. Пытаются ли физики открыть универсальные закономерности?

Философы
проводят различие между строгими обобщениями и обобщениями, верными при прочих
равных условиях. Предполагается, что это — различие между универсальными
обобщениями наподобие описанных выше (например, что всякое инерционное движение
происходит без ускорения) и кажущимися менее формальными обобщениями (например,
что при прочих равных курение вызывает рак). Идея в том, что универсальное
обобщение будет опровергнуто первым же контрпримером (если удастся найти тело,
движущееся по инерции с ускорением), тогда как утверждение о вреде курения
вполне допускает существование так никогда и не заболевшего раком курильщика.
Хотя в теории это различие достаточно легко понять, на практике зачастую
непросто безошибочно отделить строгие обобщения от менее формальных. Поэтому-то
немало философов полагает, что многие высказывания, на первый взгляд не содержащие
таких верных лишь при прочих равных условиях обобщений, на самом деле неявным
образом их содержат.

Чаще
всего философы полагали, что если учёные и обнаружили какие-либо универсальные
закономерности, являющиеся законами, то они сделали это на уровне
фундаментальной физики. Однако некоторые мыслители сомневаются в существовании
таких закономерностей даже на этом фундаментальном уровне. Например, Нэнси
Картрайт утверждала, что дескриптивные и объяснительные свойства законов
вступают в конфликт. «Если рассматривать их как описания фактов, они будут
ошибочными; а если скорректировать их так, чтобы они были верными, они потеряют
свою фундаментальную объяснительную силу» [Cartwright 1980, 75]. Рассмотрим ньютоновский закон тяготения:
F = Gmm′/r². Если
понимать его должным, по мнению Картрайт, образом, он гласит, что для любых
двух тел связывающая их сила будет равна Gmm′/r². Но если такова суть
закона, то он не будет универсальной закономерностью. Это так, потому что
связывающая два тела сила зависит не только от масс этих тел и расстояния между
ними, но и, например, от зарядов этих тел (что описывает закон Кулона). Можно
исправить формулировку закона тяготения, чтобы она соответствовала истине, но,
говорит Картрайт, это лишит его объяснительной силы (по крайней мере, если
прибегнуть к определённым стандартным методам исправления). Например, если
ограничить применение формулы F = Gmm′/r²
лишь теми ситуациями, когда не задействованы никакие другие силы, кроме сил
тяготения, то, хотя принцип и будет верен, работать он будет лишь в
идеализированных обстоятельствах. Ланге [Lange 1993] иллюстрирует сходный тезис другим примером.
Возьмём стандартную формулировку закона теплового расширения: «Всякий раз,
когда температура металлического бруска длиной L₀ изменяется на T,
длина бруска изменяется в соответствии с формулой L = kL₀T»,
где k — константа, коэффициент
теплового расширения металла. Если бы мы использовали это утверждение для
выражения строгого обобщения, предполагаемого его грамматической формой, то оно
было бы ошибочным, поскольку в случае, когда кто-либо бьёт молотом по концам
бруска, его длина меняется не в соответствии с приведённой формулой.
Складывается впечатление, что закону требуются оговорки, но их получается так
много, что единственный очевидный путь принять их все во внимание — прибегнуть
к чему-то вроде введения условия «при прочих равных». Тогда возникает опасение,
что утверждение может лишиться содержания. Из-за сложности корректной формулировки
условий истинности для утверждений с «при прочих равных», мы можем прийти к
тому, что утверждение «При прочих равных L = kL₀T» может означать лишь «L = kL₀T при
условии, что L = kL₀T».

Даже те,
кто соглашается с доводами Картрайт и Ланге, подчас несогласны в том, что же в
конечном счёте эти доводы говорят о законах. Картрайт убеждена, что истинные
законы — это не универсальные закономерности, а утверждения, описывающие
каузальные силы. Таким образом, они оказываются одновременно и верными, и
обладающими объяснительной силой. Ланге в конце концов приходит к заключению о
существовании пропозиций, обоснованно считающихся законами, хотя для того,
чтобы считать так, нам не нужно также сохранять убежденность в существовании
каких-либо не предполагающих исключений закономерностей: они не нужны. Для
удобства можно считать, что Гир [Giere 1999]
соглашается с основными доводами Картрайт, но настаивает, что являющиеся
законами утверждения лишены неявных условий или оговорок о прочих равных. Таким
образом, он приходит к выводу, что законов не существует.

Эрман и
Робертс считают, что не предполагающие исключений и законосообразные регулярности
существуют. Точнее, они утверждают, что занимающиеся фундаментальными
физическими исследованиями учёные и в самом деле стремятся сформулировать такие
строгие обобщения, которые были бы строгими законами, если бы были верными:

Наше
утверждение состоит всего лишь в том, что <…> обычные теории
фундаментальной физики таковы, что, если
бы они были верными, то существовали бы точные, свободные от оговорок
законы. Например, закон гравитационного поля Эйнштейна предполагает — без
двусмысленностей, оговорок и дополнительных условий — что тензор кривизны пространства-времени
Риччи пропорционален полному тензору энергии-импульса материи-энергии;
релятивистская версия законов электромагнетизма Максвелла для плоского
незаряженного пространства-времени предполагает — без условий и оговорок — что ротор
электрического поля пропорционален частичной производной по времени, и т. д. [Earman and Roberts 1999,
446]

О примере
Картрайт с притяжением они пишут [Ibid., 473, fn. 14], что корректное понимание закона
тяготения предполагает, что он описывает только лишь силу притяжения между двумя массивными телами. (Картрайт утверждает, что
такой составляющей силы не существует, а потому считает подобную интерпретацию
ошибочной. Эрман и Робертс не согласны.) О примере Ланге они думают, что закон
следует понимать как требующий одной-единственной оговорки: на металлический
брусок не должно оказываться никаких внешних воздействий [Ibid., 461].
В любом случае, установить, что все
представляющиеся строгими и пригодными для объяснения обобщения, которые были
или будут постулированы физиками, оказались или окажутся ошибочными, можно лишь
после весьма продолжительного дальнейшего обсуждения (сборник [Earman, et al.,
2003] включает более поздние статьи Картрайт и Ланге, а также много иных работ,
посвящённых законам с «прочими равными»).

9.2. Возможны ли какие-либо законы частных наук?

Если
допустить, что физики стремятся открыть универсальные закономерности и даже что
им это иногда удаётся, встаёт вопрос, является ли то же самое целью какой-либо
иной науки, кроме фундаментальной физики (какой-либо из так называемых частных
наук), и могут ли учёные надеяться в этом случае на успех? Возьмём
экономический закон спроса и предложения, гласящий, что при росте спроса и
неизменном предложении возрастает цена. Отметим, что кое-где цена бензина
подчас остаётся неизменной несмотря на растущий спрос и остающееся прежним
предложение, поскольку эту цену устанавливает государство. Оказывается, что,
чтобы закон соответствовал истине, он должен пониматься как содержащий условие
«при прочих равных». Эта проблема является очень общей. Как указал Джерри Фодор
[Fodor 1989,78],
поскольку мы используем для формулировки законов словарь частной науки, весьма
вероятно, что возникнут ограничительные условия (в особенности фундаментальные
физические условия), которые будут подрывать любые содержательные строгие
обобщения в области частных наук: условия, которые сами по себе не могут быть
описаны с помощью словаря частной науки. Своей работой «Ментальные события» [Davidson 1970 (1980), 207–225] Дональд Дэвидсон в
значительной степени спровоцировал современный интерес к законам частных наук.
Он приводит довод, направленный непосредственно против возможности строгих
психофизических законов. Что ещё важнее, он допускает, что отсутствие таких
законов может быть существенным для ответа на вопрос, могут ли ментальные
события быть причиной физических событий. Это дало начало лавине статей,
посвящённых вопросу о том, как примирить отсутствие строгих законов частных
наук с реальностью ментальной каузальности (см., например, [Loewer and Lepore
1987, 1989; Fodor 1989; Schiffer 1991; Pietroski and Rey 1995].

Решение
проблемы дополнительных условий зависит от трёх основных выделяемых вопросов.
Во-первых, вопроса о том, что значит быть законом, который по сути своей
является поиском необходимо истинного окончания утверждения: «P — закон, если и
только если…». Очевидно, искомое окончание фразы должно касаться всех P,
являются ли они строгими или верными при прочих равных условиях обобщениями.
Во-вторых, необходимо также определить условия истинности используемых учёными
предложений-обобщений. В-третьих, есть апостериорный и научный вопрос о том,
какие из выражаемых используемыми учёными предложениями обобщений являются
истинными. Ко второму из этих вопросов стоит внимательно присмотреться.

В этом
отношении поразительно, как мало внимания уделяется возможному воздействию
контекста. Разве не может быть так, что, если экономист напишет или произнесёт
в «экономическом контексте» (например, в учебнике по экономике или на
соответствующей конференции) определённое предложение, выражающее строгое
обобщение, зависящие от контекста обстоятельства, влияющие на условия
истинности, приведут к тому, что это высказывание окажется истинным? Так может
случиться, несмотря на то, что в другом контексте (скажем, в дискуссии
специалистов по фундаментальной физике или, ещё лучше, во время философского
обсуждения понятия закона) то же самое предложение очевидным образом окажется
ложным. Эти изменяющиеся условия истинности могут быть результатом чего-либо
столь простого, как изменение в области применения понятия, или, возможно,
каких-то менее очевидных изменений. Чем бы они ни были, важно то, что такая
перемена может быть просто функцией языкового значения предложения и известных правил
интерпретации (например, правила аккомодации).

Предположим,
что профессор, доктор технических наук, произносит: «Когда металлический брусок
нагревается, его длина изменяется пропорционально изменению температуры», — а
студент на это замечает: «Но не тогда, когда кто-то бьёт молотом по обоим
концам бруска». Показал ли тем самым студент, что его наставник ошибается?
Может быть, и нет. Заметим, что заявление его несколько нахально. Скорее всего,
когда профессор произносил свои слова, не подразумевалась необычная ситуация, в
которой кто-то бьёт молотом по обоим концам раскалённого бруска металла. На
самом деле, замечание студента звучит нахально потому, что ему следовало бы
знать о неуместности своего примера. Заметим, что сказанное профессором не
предполагает введения каких-либо дополнительных условий, чтобы быть истинным;
как показывает этот пример, в обычных разговорах старые добрые строгие
обобщения не всегда используются применительно ко всему спектру реальных
случаев. На деле их редко используют таким образом.

Если
занимающиеся частными науками учёные произносят соответствующие истине
предложения-обобщения (иногда истинные при прочих равных, иногда — без всяких
условий), то, по-видимому, ничто не мешает им произносить истинные
законоподобные предложения, относящиеся к области частных наук. Проблема здесь
заключалась в истинности обобщений из области частных наук, а в не каких-либо
иных требованиях к законоподобию.

Что будет
дальше с рассматриваемой нами проблемой? Какими путями философы могут выйти за
пределы современных дискуссий о законах природы? Четыре момента являются
наиболее интересными и важными. Первый связан с тем, «обуславливают» ли законы
происходящее в мире, что именно мы под этим подразумеваем и как это влияет на
наше понимание законности. Второй — с тем, является ли законность частью
содержания научных теорий. Этот вопрос часто задают о причинности, а в
отношении законности он звучит реже. Робертс считает, что не является, и
предлагает следующую аналогию, подкрепляющую его точку зрения:

В
евклидовой геометрии постулируется, что две точки задают прямую. Но то, что эта
пропозиция — постулат, не является частью содержания евклидовой геометрии.
Евклидова геометрия — теория не о постулатах, а о точках, линиях и плоскостях… [Roberts 2008, 92]

Робертс
делает вывод, что законность — не элемент научных теорий, и продолжает
описывать то, что представляется ему ролью законности в науке. Это может
оказаться убедительным первым шагом на пути к пониманию отсутствия «закона» и
некоторых других номических понятий в формальном изложении научных теорий.
Третий вопрос состоит в том, существуют ли случайные законы природы. Сторонники
теории необходимости продолжают лихорадочно разрабатывать доводы в поддержку
своего мнения, тогда как сторонники Юма и других подходов уделяют этому
сравнительно немного внимания. Нужна новая исследовательская работа, которая
выявила бы источник основополагающих предпосылок, разделяющих эти лагеря, и
показала, в чём состоит правота каждого из участников спора. Наконец, следовало
бы уделить больше внимания языку, используемому для обсуждения того, что такое
законы, и для выражения самих законов. Очевидно, что недавние споры об
обобщениях в физике и частных науках затронули именно эти проблемы, но их рассмотрение
может также оказаться полезным для ключевых вопросов онтологии, противостояния
реализма и антиреализма, и супервентности.

• Armstrong,
  D., 1978, A Theory of Universals, Cambridge: Cambridge University
  Press.

• –––,
  1983, What Is a Law of Nature?, Cambridge: Cambridge University
  Press.

• –––,
  1991, “What Makes Induction Rational?,” Dialogue, 30: 503–511.

• –––,
  1993, “The Identification Problem and the Inference Problem,” Philosophy
  and Phenomenological Research, 53: 421–422.

• Beebee,
  H., 2000, “The Nongoverning Conception of Laws of Nature,” Philosophy
  and Phenomenological Research, 61: 571–594.

• Berenstain,
  N. and Ladyman, J., (2012) “Ontic Structural Realism and Modality,” in E.
  Landry and D. Rickles (eds.), Structural Realism: Structure, Object,
  and Causality. Dordrecht: Springer.

• Bigelow,
  J., Ellis, B., and Lierse, C., 1992, “The World as One of a Kind: Natural
  Necessity and Laws of Nature,” British Journal for the Philosophy of
  Science, 43: 371–388.

• Bird,
  A., 2005, “The Dispositionalist Conception of Laws,” Foundations of
  Science, 10: 353–370.

• Blackburn,
  S., 1984, Spreading the Word, Oxford: Clarendon Press.

• –––,
  1986, “Morals and Modals,” in Fact, Science and Morality, G.
  Macdonald and C. Wright (eds.), Oxford: Basil Blackwell.

• Carroll,
  J., 1990, “The Humean Tradition,” The Philosophical Review, 99:
  185–219.

• –––,
  1994, Laws of Nature, Cambridge: Cambridge University Press.

• –––,
  (ed.), 2004, Readings on Laws of Nature, Pittsburgh: Pittsburgh
  University Press.

• –––,
  2008, “Nailed to Hume’s Cross?,” in Contemporary Debates in Metaphysics,
  J. Hawthorne, T. Sider and D. Zimmerman, (eds.), Oxford: Basil Blackwell.

• Cartwright,
  N., 1980, “Do the Laws of Physics state the Facts,” Pacific
  Philosophical Quarterly, 61: 75–84.

• Chisholm,
  R., 1946, “The Contrary-to-Fact Conditional,” Mind, 55: 289–307.

•  –––,
  1955, “Law Statements and Counterfactual Inference,” Analysis, 15:
  97–105.
  

• Davidson,
  D., 1980, Essays on Actions and Events, Oxford: Clarendon Press.

• Demerest,
  H., 2012, “Do Counterfactuals Ground the Laws of Nature? A
  Critique of Lange,” Philosophy of Science, 79: 333–344.

• Dretske,
  F., 1977, “Laws of Nature,” Philosophy of Science, 44: 248–268.

• Earman,
  J., 1978, “The Universality of Laws,” Philosophy of Science, 45:
  173–181.

• –––,
  1984, “Laws of Nature: The Empiricist Challenge,” in D. M. Armstrong,
  R. Bogdan (ed.), Dordrecht: D. Reidel Publishing Company.

• –––,
  1986, A Primer on Determinism, Dordrecht: D. Reidel Publishing
  Company.

• Earman,
  J., Glymour, C., and Mitchell, S., (eds.), 2003, Ceteris Paribus Laws,
  Berlin: Springer.

• Earman,
  J. and Roberts, J., 1999, “Ceteris Paribus, There is No Problem of
  Provisos,” Synthese, 118: 439–478.

• –––,
  2005a, “Contact with the Nomic: A Challenge for Deniers of Humean Supervenience
  about Laws of Nature (Part I),” Philosophy and Phenomenological
  Research, 71: 1–22.

• –––,
  2005b, “Contact with the Nomic: A Challenge for Deniers of Humean Supervenience
  about Laws of Nature (Part II),” Philosophy and Phenomenological
  Research, 71: 253–286.

• Ellis,
  B., 2001, Scientific Essentialism, Cambridge: Cambridge University
  Press.

• –––,
  2009 Metaphysics of Scientific Essentialism, Montreal and Kingston:
  McGill-Queen’s University Press.

• Ellis,
  B. and Lierse, C., 1994, “Dispositional Essentialism,” Australasian
  Journal of Philosophy, 72: 27–45.

• Fales,
  E., 1990, Causation and Universals, London: Routledge.

• Fodor,
  J., 1989, “Making Mind Matter More,” Philosophical Topics, 17:
  59–79.

• Foster,
  J., 1983, “Induction, Explanation and Natural Necessity,” Proceedings
  of the Aristotelian Society, 83: 87–101.

• –––,
  2004, The Divine Lawmaker, Oxford: Clarendon Press.

• Friend,
  T., 2016, “Laws are Conditionals,” European Journal for the Philosophy
  of Science, 6: 123–144.

• Giere,
  R., 1999, Science Without Laws, Chicago: University of Chicago
  Press.

• Goodman,
  N., 1947, “The Problem of Counterfactual Conditionals,” Journal of
  Philosophy, 44: 113–128.

• –––,
  1983, Fact, Fiction, and Forecast, Cambridge: Harvard University
  Press.

• Hall,
  N, 2015, “Humean Reductionism about Laws,” in A Companion to David
  Lewis, B. Loewer and J. Schaffer (eds.), Oxford: John Wiley and Sons.

• Hempel,
  C. and Oppenheim, P., 1948, “Studies in the Logic of Explanation,” Philosophy
  of Science, 15: 135–175.

• Hildebrand,
  T., 2013, “Can Primitive Laws Explain?” Philosophers’ Imprint 13(5)
  (July) (Available online).

• –––,
  2014, “Can Bare Dispositions Explain Categorical Regularities?,” Philosophical
  Studies, 167 (3): 569–584.

• Ismael,
  J., 2015, “How to be Humean,” in A Companion to David Lewis, B.
  Loewer and J. Schaffer (eds.). Oxford: John Wiley and Sons.

• Jackson,
  F. and Pargetter, R., 1980, “Confirmation and the Nomological,” Canadian
  Journal of Philosophy, 10: 415–428.

• Kripke,
  S., 1972, Naming and Necessity, Cambridge: Harvard University
  Press.

• Lange,
  M., 1993, “Natural Laws and the Problem of Provisos,” Erkenntnis,
  38: 233–248.

• –––,
  2000, Natural Laws in Scientific Practice, Oxford: Oxford
  University Press.

• –––,
  2004, “A Note on Scientific Essentialism, Laws of Nature, and Counterfactual
  Conditionals,” Australasian Journal of Philosophy, 82: 227–41.

• –––,
  2009, Laws and Lawmakers, New York: Oxford University Press.

• –––,
  2013, “Grounding, Scientific Explanation, and Humean Laws,” Philosophical
  Studies, 164: 255–61.

• Lange,
  M., et al., 2011, “Counterfactuals All the Way Down? Marc
  Lange: Laws and Lawmakers,” Metascience, 20: 27–52.

• Langford,
  C., 1941, Review of “An Interpretation of Causal Laws,” Journal of
  Symbolic Logic, 6: 67–68.

• Lewis,
  D., 1973, Counterfactuals, Cambridge: Harvard University Press.

• –––,
  1983, “New Work for a Theory of Universals,” Australasian Journal of
  Philosophy, 61: 343–377.

• –––,
  1986, Philosophical Papers, Volume II, New York: Oxford University
  Press.

• –––, 1994, “Humean Supervenience
  Debugged,” Mind, 103: 473–390.

• Loewer,
  B., 1996, “Humean Supervenience,” Philosophical Topics, 24:
  101–126.

• –––,
  1989, “More on Making Mind Matter,” Philosophical Topics, 17:
  175–191.

• Loewer,
  B. and Lepore, E., 1987, “Mind Matters,” Journal of Philosophy, 84:
  630–642.

• Lyon,
  A., 1976–1977, “The Immutable Laws of Nature,” Proceedings of the
  Aristotelian Society, 77: 107–126.

• Marshall,
  D., 2015, “Humean Laws and Explanations,” Philosophical Studies,
  172(12): 3145–3165.

• Maudlin,
  T., 2007, The Metaphysics Within Physics, New York: Oxford
  University Press.

• Mill,
  J., 1947, A System of Logic, London: Longmans, Green and Co.

• Miller,
  E., 2015, “Humean Scientific Explanation,” Philosophical Studies,
  172(5): 1311–1332.

• Mumford,
  S., 2004, Laws in Nature, London: Routledge.

• Pietroski,
  P. and Rey, G., 1995, “When Other Things Aren’t Equal: Saving Ceteris Paribus
  Laws from Vacuity,” British Journal for the Philosophy of Science,
  46: 81–110.

• Ramsey,
  F., 1978, Foundations, London: Routledge and Kegan Paul.

• Roberts,
  J., 1998, “Lewis, Carroll, and Seeing through the Looking Glass,” Australasian
  Journal of Philosophy, 76: 426–438.

• –––,
  2008, The Law-Governed Universe, New York: Oxford University Press.

• Schaffer,
  J., 2008, “Causation and Laws of Nature: Reductionism,” in Contemporary
  Debates in Metaphysics, J. Hawthorne, T. Sider, and D. Zimmerman, (eds.),
  Oxford: Basil Blackwell.

• Schiffer,
  S., 1991, “Ceteris Paribus Laws,” Mind, 100: 1–17.

• Schneider,
  S., 2007, “What is the Significance of the Intuition that Laws of Nature
  Govern?,” Australasian Journal of Philosophy 85(2): 307–324.

• Shoemaker,
  S., 1980, “Causality and Properties,” in Time and Cause, P. van
  Inwagen, (ed.), Dordrecht: D. Reidel Publishing Company.

• –––,
  1998, “Causal and Metaphysical Necessity,” Pacific Philosophical
  Quarterly, 79: 59–77.

• Sidelle,
  A., 2002, “On the Metaphysical Contingency of Laws of Nature,” in Conceivability
  and Possibility, T. Szabó Gendler and J. Hawthorne, (eds.), Oxford:
  Clarendon Press.

• Sober,
  E., 1988, “Confirmation and Lawlikeness,” Philosophical Review, 97:
  93–98.

• Swoyer,
  C., 1982, “The Nature of Natural Laws,” Australasian Journal of
  Philosophy, 60: 203–223.

• Tooley,
  M., 1977, “The Nature of Laws,” Canadian Journal of Philosophy, 7:
  667–698.

• –––, 1987, Causation,
  Oxford: Clarendon Press.

• Tweedale,
  M., 1984, “Armstrong on Determinable and Substantival Universals,” in D.M.
  Armstrong, R. Bogdan (ed.), Dordrecht: D. Reidel Publishing Company.

• Vetter,
  B., 2012, “Dispositional Essentialism and the Laws of Nature,” Properties,
  Powers and Structures, A. Bird, B. Ellis, and H. Sankey (eds. ), New York:
  Routledge.

• van
  Fraassen, B., 1987, “Armstrong on Laws and Probabilities,” Australasian
  Journal of Philosophy, 65: 243–259.

• –––,
  1989, Laws and Symmetry, Oxford: Clarendon Press.

• –––,
  1993, “Armstrong, Cartwright, and Earman on Laws and Symmetry,” Philosophy
  and Phenomenological Research, 53: 431–444.

• Ward,
  B., 2002, “Humeanism without Humean supervenience: A projectivist account of
  laws and possibilities,” Philosophical Studies, 107: 191–218.

• –––,
  2007, “Laws, Explanation, Governing, and Generation,” Australasian
  Journal of Philosophy, 85(4): 537–552.

• Woodward,
  J., 1992, “Realism about Laws,” Erkenntnis, 36: 181–218.

 

Перевод М.В. Семиколенных и М.А. Секацкой

 

Кэрролл, Джон. Законы природы // Стэнфордская философская энциклопедия: переводы избранных статей / под ред. Д.Б. Волкова, В.В. Васильева, М.О. Кедровой. URL = <http://philosophy.ru/laws_of_nature/>.

Оригинал: Carroll, John W., «Laws of Nature», The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2016 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/spr2016/entries/laws-of-nature/>.

 

Васильева: новый закон о науке будет представлен к концу 2017 года

Как будут развиваться мегасайенс-проекты в России, будет ли Московский международный рейтинг МГУ включен в перечень рейтингов программы «5-100» и когда министерство представит новый закон о науке — в эксклюзивном интервью Indicator.Ru c министром образования и науки Российской федерации Ольгой Васильевой.

Фото: ИндикаторИндикатор

— В декабре президент Путин подписал Стратегию научно-технологического развития России до 2025 года. Какие шаги по реализации Стратегии будут, на ваш взгляд, наиболее важными в ближайшие два года? — Утверждение Стратегии президентом — важная, знаковая точка не только для науки, но и для всего общества. Фактически Стратегия определила и новую задачу науки, и ее ответственность за поиск ответов на «большие вызовы». Документ однозначно определил и задачу для государства: интеллектуальный потенциал нации должен стать основным источником, ядром, обеспечивающим долгосрочное социально-экономическое развитие страны и достойное качество жизни граждан.

Видео дня

Поэтому задачи достаточно очевидны. В ближайшее время нам нужно устранить барьеры, препятствующие продуктивной работе ученых: устранить лишнюю отчетность, перейдя к представлению научных результатов, упростить ввоз материалов и оборудования для научных исследований, сделать беспрепятственным доступ к инфраструктуре через развитие системы центров коллективного пользования научным оборудованием, обеспечить доступ к информационным ресурсам.

Одновременно нам нужно «донастроить» систему поддержки талантов, к имеющимся инструментам нужно добавить институт научных наставников, а также постдокторантуру.

Вообще задач, связанных с институциональным развитием, перед Министерством и другими органами власти стоит очень много — мы их в ближайшее время представим в виде единого плана.

Но наряду с институциональными мерами нам нужно сформировать в рамках приоритетов научно-технологического развития новые масштабные проекты. Наличие амбициозных национальных задач — это необходимое условие появления новых коллективов, притока молодежи в науку. Мы работаем с учеными, предпринимателями, органами власти и видим вероятные прообразы проектов, отвечающих на «большие вызовы».

— Одним из поручений президента было к 1 февраля 2017 года представить «предложения по совершенствованию государственного управления и государственного регулирования в сфере научно-технологического развития Российской Федерации». Что, по вашему мнению, в первую очередь нуждается в совершенствовании? — Реализация Стратегии, на мой взгляд, потребует не просто совершенствования, а достаточно серьезного изменения системы государственного управления и государственного регулирования.

Первая задача, которую, я убеждена, мы должны решить, — устранить фрагментарность системы поддержки исследований, разработок и создания новых производств. Нам нужны «сквозные проекты», в рамках которых сразу, изначально просматриваются все этапы получения и использования научного знания. И участники, пусть даже потенциальные, таких проектов, и возможные источники финансирования должны тоже просматриваться сразу.

Сейчас ученый со своей идеей сначала проходит конкурс в одном из научных фондов, потом, в случае успеха, он пытается перевести проект в прикладную стадию, но и здесь его ждет конкурс. Потом нужны инвестиции для создания экспериментального образца, масштабирования производства… и на каждом этапе нужно искать людей с новыми компетенциями, проходить новые конкурсные отборы. Это похоже на бег с препятствиями. Более того, за разные стадии исследований, разработок, развития производств отвечают разные ведомства и институты развития. И вроде бы каждый элемент системы у нас есть, но слаженно они не работают, результат — отсутствие результата. Я полагаю, что создать механизм для реализации комплексных научно-технологических проектов — первая задача, которая приведет к изменению всей системы управления. Есть еще одно поручение президента России — об утверждении новой государственной программы научно-технологического развития. Это как раз один из инструментов изменения системы управления. Мне видится, что ключевую роль в этом вопросе должно играть Минобрнауки.

Вторая задача, связанная с первой, — сделать систему формирования комплексных программ и проектов открытой. В современном мире самое неожиданное решение проблемы может быть найдено в любой лаборатории, в любом институте. И нужно иметь возможность найти это решение или, напротив, дать научному коллективу встроиться в масштабный проект. С учетом того, что Россия имеет большую протяженность, мы можем реализовать такую возможность только через современные инфраструктурные проекты.

Третья задача — создать систему трансфера технологий. Современная научная идея может найти множество способов применения, быть использована во множестве отраслей. Поэтому комплексные проекты не должны быть закрытыми, отдельные решения должны обеспечивать мультипликативный эффект во многих отраслях экономики. А это достигается только через формирование открытого рынка интеллектуальной собственности.

Безусловно, все эти изменения и задачи потребуют изменения регулирования: действующий закон о науке и государственной научно-технической политике был принят более 20 лет назад и, несмотря на значительное количество поправок, не позволяет решать задачи, поставленные в Стратегии. Поэтому Минобрнауки России совместно с другими органами власти по решению Правительства приступило к разработке нового законопроекта «О научной, научно-технической и инновационной деятельности в Российской Федерации». Обсуждение документа мы полагаем начать в марте этого года, а работу завершить в декабре. Я, пользуясь случаем, хочу пригласить все университетское, академическое, предпринимательское сообщество подключиться к этой работе.

В целом, я убеждена, что создание открытой, современной, компактной и технологичной системы управления наукой, позволяющей активно взаимодействовать исследователям, разработчикам, предпринимателям, органам власти, — это ключевая задача. Если смотреть на конкуренцию между странами, то это конкуренция фактически конкуренция систем управления.

— В декабре на одном из форумов глава департамента науки и технологий Сергей Матвеев рассказал об изменениях в Федеральной целевой программе «Исследования и разработки». Раньше индустриального партнера находила сама организация, государство у нее заказывало разработки при условии, что индустриальный партнер их использует. Теперь индустриальный партнер — это партнер не организации, а Министерства образования и науки. Как будет осуществляться отбор индустриальных партнеров? — Да, мы сейчас готовимся сделать такой шаг — организовать системное взаимодействие Минобрнауки и заинтересованных в решении исследовательских задач компаний. Через выстраивание партнерства с бизнесом мы планируем привлечь заметный объем внебюджетных ресурсов.

Хочу подчеркнуть, что в целом правительство увеличивает государственные расходы на научные исследования. И если оценивать объем государственных расходов в отношении к паритету покупательной способности, то Россия достигла к 2016 году второго места в мире. Однако во всем мире серьезным, даже доминирующим инвестором в исследования являются реальные сектора экономики — посмотрите внимательно данные ОСЭР, и вы сами убедитесь, что нормальной является ситуация, когда 70-75% науки финансируется отраслями. Там, где средств в экономике достаточно, государство не должно замещать частные инвестиции бюджетными деньгами. Государство должно присутствовать там, где зарождается новое знание, и там, где возникают новые компании, где нет рынка и нет ресурсов на то, чтобы инвестировать в исследования и разработки. Поэтому бюджет этого года чуть больше направлен на поддержку получения новых, фундаментальных знаний. Увеличивается также поддержка Национальной технологической инициативы, которая ориентирована на будущие рынки и формирование «новых заказчиков» для науки.

А вот в случае ФЦП «Исследования и разработки» скажу, что значительная доля проектов, которые мы поддерживаем в этой программе, ориентирована на развитие отраслей экономики, где достаточно средств, и мы просто обязаны вовлечь компании в постановку научных задач. Сейчас это можно и нужно делать, и вот почему. Традиционными крупными заказчиками исследований в России являлись те отрасли, которые появились в результате достижений науки: атомная, ракетно-космическая отрасли. Но если отойти от стереотипов и посмотреть на данные о состоянии экономики, то мы увидим, что за последние годы выросли новые сектора, вполне устойчивые и заинтересованные в результатах исследований: это сектор информационных технологий, с колоссальным объемом экспорта продукции и услуг, это медицинские технологии и фармацевтика. И у этих компаний пока еще нет достаточного опыта работы с академическими институтами.

А критерии выбора индустриального партнера простые — это устойчивая, работающая на рынке компания с достаточным оборотом, опытом использования результатов интеллектуальной деятельности для создания и вывода на рынок новых продуктов. И, безусловно, такая компания должна ставить задачу развития и расширения рынков продукции и услуг за счет использования достижений науки.

У нас уже есть такие потенциальные партнеры, например в сфере вертолетосроения: бизнес нуждается в создании принципиально новых элементов и конструкций из полимерных композиционных материалов, которые будут устойчивы в экстремальных условиях. Это и российские производители продуктов питания, нуждающихся в новых технологиях получения рекомбинантных белков. Здесь и целый ряд промышленных предприятий, заинтересованных к переходу к цифровому проектированию и имитационному моделированию сложных объектов, от атомных станций до космических систем.

Но, что особенно важно для нас, в России сегодня достаточное количество средних высокотехнологичных компаний, в том числе участников рейтинга «ТехУспех», которые заинтересованы в работе с наукой и которых мы бы хотели видеть в качестве индустриальных партнеров.

Министерство намерено приложить усилия, чтобы выстроить новую модель взаимодействия с такими компаниями, стать вместе с ними соинвесторами в исследования и разработки. Я подчеркну, что, несмотря на то, что это будут совместные проекты индустриальных партнеров и Министерства, права на результаты будут принадлежать компаниям и научным организациям. Будет и поддержка зарубежного патентования, мы планируем организовать взаимодействие с Российским экспортным центром для выхода таких компаний на внешние рынки.

Вообще могу сказать, что это необычная и сложная задача для Министерства — не только и не столько распределять бюджетные деньги, сколько своей работой выстраивать устойчивую коммуникацию между наукой и стимулировать внебюджетные инвестиции.

— На недавней пресс-конференции вы упомянули, что все мегасайенс-проекты будут сохранены и министерство планирует создавать новые коллаборации и привлекать зарубежное финансирование в уже существующие проекты. — Развитие сети уникальных установок класса «мегасайенс», на которых работают российские исследователи, где бы эти установки ни находились, — это неотъемлемая часть фундаментальной, и, может быть вы удивитесь, прикладной науки. Сегодня Россия является полноправной участницей строительства Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL) в Гамбурге. Это очень интересный проект, который важен не только для физиков, но и для медиков и для биологов. Уже в середине года российские исследовательские группы начнут работать на этой установке.

Еще один проект — большой адронный коллайдер в Женеве, где мы решаем не только исследовательские задачи, но и прикладные, инженерные, конструкторские. Наши ученые недавно завершили проектирование и готовятся к организации серийного производства элементов детекторов для коллайдера. Россия участвует также в ряде других мегапроектов: строительстве международного экспериментального термоядерного реактора во Франции, европейского центра по исследованию ионов и антипротонов в Германии — эту работу ведет Росатом. Помимо этого, перед нами стоит задача формализовать участие России в международных исследовательских центрах, например CERN.

Но что важно в этой работе и чем мы можем гордиться: уникальные научные установки строятся и на территории России. Я назову комплекс сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA в Дубне, международный центр нейтронных исследований на базе высокопоточного реактора ПИК в Гатчине. Мы планируем в этом году начать работы по проектированию российско-итальянского токамака «Игнитор» в Троицке, источника синхротронного излучения 4-го поколения в Ленинградской области. Все установки, которые мы планируем запускать на территории страны, являются не просто научной инфраструктурой – это точки глобального сотрудничества и объединения интеллектуальных, и конечно финансовых усилий: во всех проектах предполагается участие внешних инвесторов. Цель, которую ставит Министерство – достичь паритета объемов затрат, которые несет Российская Федерация при участии во внешних проектах и инвестиций, которые приходят в Россию на развитие установок мегасайенс здесь.

Наверно остается добавить только один штрих, сказать, почему для нас это направление для нас так важно. Мы видим в инфраструктуре мегасайенс не только «стройку». Каждая такая установка – это точка притяжения талантливых людей. Это не только решение проблемы «оттока кадров», но и решение проблемы их «притока». Это точка общения, зарождения новых идей, точка прорыва в понимании закономерностей природы. Поэтому главный результат в каждом таком проекте для нас — это новые таланты, новые коллективы и новые связи в мире, это признание и, конечно продвижение России в глобальной науке.

— Осенью прошлого года был представлен Московский международный рейтинг вузов. По словам Виктора Садовничего, он будет запущен уже весной текущего года. Поскольку рейтинг будет международным будут ли показатели 5-100 и программы «Вузы как центры пространства создания инноваций» основываться на международном рейтинге от МГУ наравне с THE и QS? — Разработка паспорта приоритетного проекта осуществлялась с учетом существующих на данный момент международных рейтингов – это QS, THE и ARWU. Московский международный рейтинг, будучи, безусловно, важным начинанием на данный момент, которое мы поддерживаем, находится только на своем старте. Если рейтинг будет принят мировым образовательным сообществом, мы, конечно, сможем рассмотреть вопрос и о его включении в перечень рейтингов, результаты которых учитываются программой.

— В прошлом году в правительстве было подписано постановление, согласно которому ученые могут публиковать статьи, монографии с открытой лицензией. Планируется ли создавать национальный репозиторий, где научные публикации будут в открытом доступе? — Сегодня доступность информации – ключевое, необходимое условие для работы исследователя, конструктора, да и начинающего путь в высокотехнологичный бизнес предпринимателя. И поэтому одна из ключевых задач Министерства – обеспечить свободный, беспрепятственный доступ к публикациям и патентной информации для любого ученого и инженера в любой точке страны. Мы реализуем несколько проектов, решающих эту задачу – в прошлом году Министерство вместе с Федеральным институтом промышленной собственности полностью открыло доступ к российской и евразийской базам патентной информации. Мы также впервые реализовали модель «национальной подписки» к базам и полным текстам статей, индексируемых Web of Science и Scopus. Оба проекта будут не просто продолжены в 2017 году, но и будут существенно расширены. В первом проекте количество доступных баз данных зарубежных патентных ведомств будет увеличено, а во втором с большой долей вероятности базы публикаций станут доступны без ограничений во всех государственных научных и образовательных учреждениях страны, а это более 1600 организаций.

Но, несмотря на то, что вопрос информационного обеспечения ученых будет решен Министерством в ближайшее время, на более глубоком уровне проблема сохраняется. За последнее десятилетие издатели, агрегаторы научной информации выстроили достаточно эффективную, но, отнюдь не дешевую для потребителя модель. У меня, как и у многих моих коллег, как у многих ученых возникает вопрос – насколько этично оплачивать сначала публикацию, а потом доступ к ней? Вправе ли мы за счет высокой цены ограничивать доступ к произведениям науки, литературы или искусства в случае, если они необходимы для проведения исследований, для обучения? И насколько корректно в современном, насыщенном информацией мире работает авторское право? Вопросов возникает много, и не только в России. Такие же вопросы очень остро обсуждались осенью прошлого года в европейском научном сообществе. Безусловно, нам еще предстоит их осмыслить, и в ближайшее десятилетие найти ответы на них, но начинать формировать новую культуру научной коммуникации нужно уже сегодня.

— Ольга Юрьевна, мы беседуем с вами в канун дня российской науки, и можем поздравить ученых. — Безусловно, но я хотела бы обратиться не только к российским ученым, но и к нашим инженерам, к предпринимателям, ко всем тем, кто получает новые знания, кто ведет разработки, ко всем тем, кто создает новую высокотехнологичную продукцию, помогает ее продвигать на национальном и на глобальном рынке. Сегодня наука в России – это сотни тысяч людей, которые своим трудом создают новую экономику, новые продукты, создают новое качество жизни. Хочу искренне пожелать всем здоровья, успехов и признания.

Особенные слова хочется сказать в день российской науки молодежи – сегодня это заметная часть российского научно-технологического сообщества – будьте амбициозны, смелы в своих проектах: ваши открытия и идеи, их воплощение — это гордость страны и гарантия достойного будущего.

Книга «Федеральный закон «О науке и государственной научно-технической политике»»








• 
  
  Книги
  
  • 
    Художественная литература
  • 
    Нехудожественная литература
  • 
    Детская литература
  • 
    Литература на иностранных языках
  • 
    Путешествия. Хобби. Досуг
  • 
    Книги по искусству
  • 
    Биографии. Мемуары. Публицистика
  • 
    Комиксы. Манга. Графические романы
  • 
    Журналы
  • 
    Печать по требованию
  • 
    Книги с автографом
  • 
    Книги в подарок
  • 
    «Москва» рекомендует

  • 
    Авторы
    •
    Серии
    •
    Издательства
    •
    Жанр

• 
  
  Электронные книги
  
  • 
    Русская классика
  • 
    Детективы
  • 
    Экономика
  • 
    Журналы
  • 
    Пособия
  • 
    История
  • 
    Политика
  • 
    Биографии и мемуары
  • 
    Публицистика

• 
  
  Aудиокниги
  
  • 
    Электронные аудиокниги
  • 
    CD – диски

• 
  
  Коллекционные издания
  
  • 
    Зарубежная проза и поэзия
  • 
    Русская проза и поэзия
  • 
    Детская литература
  • 
    История
  • 
    Искусство
  • 
    Энциклопедии
  • 
    Кулинария. Виноделие
  • 
    Религия, теология
  • 
    Все тематики

• 
  
  Антикварные книги
  
  • 
    Детская литература
  • 
    Собрания сочинений
  • 
    Искусство
  • 
    История России до 1917 года
  • 
    Художественная литература. Зарубежная
  • 
    Художественная литература. Русская
  • 
    Все тематики
  • 
    Предварительный заказ
  • 
    Прием книг на комиссию

• 
  
  Подарки
  
  • 
    Книги в подарок
  • 
    Авторские работы
  • 
    Бизнес-подарки
  • 
    Литературные подарки
  • 
    Миниатюрные издания
  • 
    Подарки детям
  • 
    Подарочные ручки
  • 
    Открытки
  • 
    Календари
  • 
    Все тематики подарков
  • 
    Подарочные сертификаты
  • 
    Подарочные наборы
  • 
    Идеи подарков

• 
  
  Канцтовары
  
  • 
    Аксессуары делового человека
  • 
    Необычная канцелярия
  • 
    Бумажно-беловые принадлежности
  • 
    Письменные принадлежности
  • 
    Мелкоофисный товар
  • 
    Для художников

• 
  
  Услуги
  
  • 
    Бонусная программа
  • 
    Подарочные сертификаты
  • 
    Доставка по всему миру
  • 
    Корпоративное обслуживание
  • 
    Vip-обслуживание
  • 
    Услуги антикварно-букинистического отдела
  • 
    Подбор и оформление подарков
  • 
    Изготовление эксклюзивных изданий
  • 
    Формирование семейной библиотеки






Расширенный поиск





















Что такое закон в науке?

(Изображение предоставлено Shutterstock)

В общем, научный закон — это описание наблюдаемого явления. Это не объясняет, почему явление существует или что его вызывает. Объяснение явления называется научной теорией . Это заблуждение, что теории превращаются в законы при достаточном количестве исследований.

«В науке законы — это отправная точка», — сказал Питер Коппингер, адъюнкт-профессор биологии и биомедицинской инженерии в Технологическом институте Роуз-Халман в Индии. «Отсюда ученые могут задавать вопросы: «Почему и как?»»

Разница между научной теорией и научным законом

Многие люди думают, что если ученые находят доказательства, подтверждающие гипотезу, гипотеза становится теорией, а если оказывается, что теория верна, она становится законом . Однако это не так. Факты, теории и законы — так же как и гипотезы — являются отдельными элементами научного метода . Хотя они могут развиваться, они не обновляются до чего-то другого.

«Гипотезы, теории и законы подобны яблокам, апельсинам и кумкватам: одно не может вырасти в другое, сколько бы удобрений и воды ни предлагалось», согласно Калифорнийский университет, Беркли (открывается в новой вкладке). Гипотеза — это потенциальное объяснение узкого явления; научная теория – это углубленное объяснение, применимое к широкому кругу явлений. Закон — это утверждение о наблюдаемом явлении или объединяющей концепции в соответствии с Государственного университета Кеннесо (открывается в новой вкладке).

«В науке есть четыре основных понятия: факты, гипотезы, законы и теории», — сказал Коппингер Live Science.

Хотя научные законы и теории поддерживаются большим числом эмпирические данные , которые принимаются большинством ученых в этой области научных исследований и помогают унифицировать эту совокупность данных, это не одно и то же.

«Законы — это описания — часто математические описания — природных явлений, например, закон всемирного тяготения Ньютона или закон независимого распределения Менделя. Эти законы просто описывают наблюдение. Не то, как и почему они работают», — сказал Коппингер.

Коппингер указал, что закон гравитации был открыт Исааком Ньютоном в 17 веке. Этот закон математически описывает, как два разных тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом. Однако закон Ньютона не объясняет, что такое гравитация и как она работает. Лишь три века спустя, когда Альберт Эйнштейн разработал теорию относительности , ученые начали понимать, что такое гравитация и как она работает.

Mendelian Inheritance показан с моделью гороха. (Изображение предоставлено Shutterstock)

«Закон Ньютона полезен для ученых тем, что астрофизики могут использовать этот многовековой закон для посадки роботов на Марс. Но он не объясняет, как работает гравитация или что это такое. Точно так же закон Менделя Закон независимого распределения описывает, как различные черты передаются от родителей к потомству, а не то, как и почему это происходит», — сказал Коппингер. Грегор Мендель обнаружил, что два разных генетических признака проявляются независимо друг от друга у разных потомков. «Однако Мендель ничего не знал о ДНК или хромосомы . Лишь столетие спустя ученые открыли ДНК и хромосомы — биохимическое объяснение законов Менделя. Только тогда ученые, такие как Т.Х. Морган, работая с плодовыми мушками, объяснил закон независимого распределения, используя теорию хромосомной наследственности. До сих пор это общепринятое объяснение (теория) закона Менделя», — сказал Коппингер.

Разницу между научными законами и научными фактами определить немного сложнее, хотя определение важно. наблюдения, которые доказали свою истинность. Согласно НАСА, законы – это обобщенные наблюдения о взаимоотношениях между двумя или более вещами в мире природы, основанные на множестве фактов и эмпирических данных, которые часто оформляются в виде математических утверждений. 

Например, «Яблоки падают с этой яблони» считается фактом, потому что это простое утверждение, которое можно доказать. «Сила гравитации между любыми двумя объектами (например, яблоком и Землей) зависит от масс объектов и расстояния между ними» — это закон, потому что он описывает поведение двух объектов в определенных обстоятельствах. Если обстоятельства изменятся, то последствия закона изменятся. Например, если бы яблоко и Земля уменьшились до субатомных размеров, они бы вели себя по-разному.

Научные законы и математика

(Изображение предоставлено Shutterstock.)

(открывается в новой вкладке)

Многие научные законы можно свести к математическому уравнению. Например, закон всемирного тяготения Ньютона гласит:

F _g = G (m ₁ ∙ m ₂ ) / d ²

Fg — сила тяжести; G — универсальная гравитационная постоянная, которую можно измерить; m1 и m2 — массы двух объектов, а d — расстояние между ними согласно 9.0003 Университет штата Огайо (открывается в новой вкладке).

Научные законы также часто подчиняются математике вероятности. «С большими числами всегда работает вероятность. Дом всегда побеждает», — сказала Сильвия Вассертейл-Смоллер, профессор Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. «Мы можем рассчитать вероятность события и определить, насколько мы уверены в нашей оценке, но всегда существует компромисс между точностью и достоверностью. Это называется доверительным интервалом. Например, мы можем быть равны 9На 5% уверены, что то, что мы пытаемся оценить, находится в определенном диапазоне, или мы можем быть более уверены, скажем, на 99%, что оно находится в более широком диапазоне. Как и в жизни вообще, мы должны признать, что есть компромисс.»

Меняются ли законы?

То, что идея становится законом, не означает, что ее нельзя изменить с помощью научных исследований в Будущее. Использование слова «закон» неспециалистами и учеными различается. Когда большинство людей говорят о законе, они имеют в виду что-то абсолютное. Научный закон гораздо более гибкий. Он может иметь исключения, доказывать свою ошибочность или эволюционировать в течение время, по данным Калифорнийского университета в Беркли.0005

«Хороший ученый — это тот, кто всегда задает вопрос: «Как я могу показать себя неправым?» — сказал Коппингер. «Что касается закона всемирного тяготения или закона независимого распределения, постоянные испытания и наблюдения «подправили» эти законы. Были найдены исключения. Например, закон тяготения Ньютона не работает, если рассматривать его на квантовом (субатомном) уровне. Закон независимого ассортимента Менделя нарушается, когда признаки «сцепляются» в одной и той же хромосоме».

Примеры научных законов

• Закон сохранения энергии, который гласит, что полная энергия в изолированной системе остается постоянной. Другими словами, энергия не может быть создана или уничтожена, согласно Britannica .
• Законы термодинамики, которые имеют дело с отношениями между теплом и другими формами энергии новая вкладка)
• Закон космического расширения Хаббла, определяющий взаимосвязь между расстоянием до галактики и скоростью, с которой она удаляется от нас, по словам астрофизика Неты А. Бахколл
• Принцип Архимеда, согласно которому выталкивающая сила действует на объект, жидкости равна весу жидкости, вытесненной этим объектом.

Дополнительные ресурсы

• Этот ресурс Управления по стандартам образования Нового Южного Уэльса (открывается в новой вкладке) содержит подробное объяснение научных теорий и законов.
• Узнайте, почему теория не может превратиться в закон, из этой статьи от Indiana Public Media (откроется в новой вкладке).
• Посмотрите видео о разнице между научным законом и научной теорией от TEDEd. (открывается в новой вкладке)

Библиография

Калифорнийский университет, Беркли, «Заблуждения о науке». https://undsci.berkeley.edu/teaching/misconceptions.php

Образовательный центр NASA IMAGE, «Руководство для учителя: теории, гипотезы, законы, факты и убеждения». https://www.nasa.gov/pdf/371711main_SMII_Problem23.pdf  

Университет штата Огайо, «Лекция 18: Яблоко и Луна: ньютоновская гравитация». https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast161/Unit4/gravity.html  

Британская энциклопедия, «Сохранение энергии». 16 ноября 2021 г. https://www.britannica.com/science/conservation-of-energy  

Университет Виннипега, «Закон тяготения Ньютона». 1997. https://theory.uwinnipeg.ca/physics/circ/node7.html  

Нета А. Бахколл, «Закон Хаббла и расширяющаяся Вселенная», Труды Национальной академии наук, том 112, март 2015 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1424299112  

Алина Брэдфорд — автор статей для Live Science. За последние 16 лет Алина освещала все, от лихорадки Эбола до андроидов, и писала статьи о здоровье, науке и технике для крупных изданий. Она имеет несколько сертификатов по охране здоровья, безопасности и спасению жизни от Университета штата Оклахома. Цель Алины в жизни – перепробовать как можно больше впечатлений. На сегодняшний день она была пожарным-добровольцем, диспетчером, подменным учителем, художником, уборщиком, автором детских книг, пиццерией, координатором мероприятий и многим другим.

Что такое закон в науке?

(Изображение предоставлено Shutterstock)

В общем, научный закон — это описание наблюдаемого явления. Это не объясняет, почему явление существует или что его вызывает. Объяснение явления называется научной теорией . Это заблуждение, что теории превращаются в законы при достаточном количестве исследований.

«В науке законы — это отправная точка», — сказал Питер Коппингер, адъюнкт-профессор биологии и биомедицинской инженерии в Технологическом институте Роуз-Халман в Индии. «Отсюда ученые могут задавать вопросы: «Почему и как?»»

Разница между научной теорией и научным законом

Многие люди думают, что если ученые находят доказательства, подтверждающие гипотезу, гипотеза становится теорией, а если оказывается, что теория верна, она становится законом . Однако это не так. Факты, теории и законы — так же как и гипотезы — являются отдельными элементами научного метода . Хотя они могут развиваться, они не обновляются до чего-то другого.

«Гипотезы, теории и законы подобны яблокам, апельсинам и кумкватам: одно не может вырасти в другое, сколько бы удобрений и воды ни предлагалось», согласно Калифорнийский университет, Беркли (открывается в новой вкладке). Гипотеза — это потенциальное объяснение узкого явления; научная теория – это углубленное объяснение, применимое к широкому кругу явлений. Закон — это утверждение о наблюдаемом явлении или объединяющей концепции в соответствии с Государственного университета Кеннесо (открывается в новой вкладке).

«В науке есть четыре основных понятия: факты, гипотезы, законы и теории», — сказал Коппингер Live Science.

Хотя научные законы и теории поддерживаются большим числом эмпирические данные , которые принимаются большинством ученых в этой области научных исследований и помогают унифицировать эту совокупность данных, это не одно и то же.

«Законы — это описания — часто математические описания — природных явлений, например, закон всемирного тяготения Ньютона или закон независимого распределения Менделя. Эти законы просто описывают наблюдение. Не то, как и почему они работают», — сказал Коппингер.

Коппингер указал, что закон гравитации был открыт Исааком Ньютоном в 17 веке. Этот закон математически описывает, как два разных тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом. Однако закон Ньютона не объясняет, что такое гравитация и как она работает. Лишь три века спустя, когда Альберт Эйнштейн разработал теорию относительности , ученые начали понимать, что такое гравитация и как она работает.

Mendelian Inheritance показан с моделью гороха. (Изображение предоставлено Shutterstock)

«Закон Ньютона полезен для ученых тем, что астрофизики могут использовать этот многовековой закон для посадки роботов на Марс. Но он не объясняет, как работает гравитация или что это такое. Точно так же закон Менделя Закон независимого распределения описывает, как различные черты передаются от родителей к потомству, а не то, как и почему это происходит», — сказал Коппингер. Грегор Мендель обнаружил, что два разных генетических признака проявляются независимо друг от друга у разных потомков. «Однако Мендель ничего не знал о ДНК или хромосомы . Лишь столетие спустя ученые открыли ДНК и хромосомы — биохимическое объяснение законов Менделя. Только тогда ученые, такие как Т.Х. Морган, работая с плодовыми мушками, объяснил закон независимого распределения, используя теорию хромосомной наследственности. До сих пор это общепринятое объяснение (теория) закона Менделя», — сказал Коппингер.

Разницу между научными законами и научными фактами определить немного сложнее, хотя определение важно. наблюдения, которые доказали свою истинность. Согласно НАСА, законы – это обобщенные наблюдения о взаимоотношениях между двумя или более вещами в мире природы, основанные на множестве фактов и эмпирических данных, которые часто оформляются в виде математических утверждений. 

Например, «Яблоки падают с этой яблони» считается фактом, потому что это простое утверждение, которое можно доказать. «Сила гравитации между любыми двумя объектами (например, яблоком и Землей) зависит от масс объектов и расстояния между ними» — это закон, потому что он описывает поведение двух объектов в определенных обстоятельствах. Если обстоятельства изменятся, то последствия закона изменятся. Например, если бы яблоко и Земля уменьшились до субатомных размеров, они бы вели себя по-разному.

Научные законы и математика

(Изображение предоставлено Shutterstock.)

(открывается в новой вкладке)

Многие научные законы можно свести к математическому уравнению. Например, закон всемирного тяготения Ньютона гласит:

F _g = G (m ₁ ∙ m ₂ ) / d ²

Fg — сила тяжести; G — универсальная гравитационная постоянная, которую можно измерить; m1 и m2 — массы двух объектов, а d — расстояние между ними согласно 9.0003 Университет штата Огайо (открывается в новой вкладке).

Научные законы также часто подчиняются математике вероятности. «С большими числами всегда работает вероятность. Дом всегда побеждает», — сказала Сильвия Вассертейл-Смоллер, профессор Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. «Мы можем рассчитать вероятность события и определить, насколько мы уверены в нашей оценке, но всегда существует компромисс между точностью и достоверностью. Это называется доверительным интервалом. Например, мы можем быть равны 9На 5% уверены, что то, что мы пытаемся оценить, находится в определенном диапазоне, или мы можем быть более уверены, скажем, на 99%, что оно находится в более широком диапазоне. Как и в жизни вообще, мы должны признать, что есть компромисс.»

Меняются ли законы?

То, что идея становится законом, не означает, что ее нельзя изменить с помощью научных исследований в Будущее. Использование слова «закон» неспециалистами и учеными различается. Когда большинство людей говорят о законе, они имеют в виду что-то абсолютное. Научный закон гораздо более гибкий. Он может иметь исключения, доказывать свою ошибочность или эволюционировать в течение время, по данным Калифорнийского университета в Беркли.0005

«Хороший ученый — это тот, кто всегда задает вопрос: «Как я могу показать себя неправым?» — сказал Коппингер. «Что касается закона всемирного тяготения или закона независимого распределения, постоянные испытания и наблюдения «подправили» эти законы. Были найдены исключения. Например, закон тяготения Ньютона не работает, если рассматривать его на квантовом (субатомном) уровне. Закон независимого ассортимента Менделя нарушается, когда признаки «сцепляются» в одной и той же хромосоме».

Примеры научных законов

• Закон сохранения энергии, который гласит, что полная энергия в изолированной системе остается постоянной. Другими словами, энергия не может быть создана или уничтожена, согласно Britannica .
• Законы термодинамики, которые имеют дело с отношениями между теплом и другими формами энергии новая вкладка)
• Закон космического расширения Хаббла, определяющий взаимосвязь между расстоянием до галактики и скоростью, с которой она удаляется от нас, по словам астрофизика Неты А. Бахколл
• Принцип Архимеда, согласно которому выталкивающая сила действует на объект, жидкости равна весу жидкости, вытесненной этим объектом.

Дополнительные ресурсы

• Этот ресурс Управления по стандартам образования Нового Южного Уэльса (открывается в новой вкладке) содержит подробное объяснение научных теорий и законов.
• Узнайте, почему теория не может превратиться в закон, из этой статьи от Indiana Public Media (откроется в новой вкладке).
• Посмотрите видео о разнице между научным законом и научной теорией от TEDEd. (открывается в новой вкладке)

Библиография

Калифорнийский университет, Беркли, «Заблуждения о науке». https://undsci.berkeley.edu/teaching/misconceptions.php

Образовательный центр NASA IMAGE, «Руководство для учителя: теории, гипотезы, законы, факты и убеждения». https://www.nasa.gov/pdf/371711main_SMII_Problem23.pdf  

Университет штата Огайо, «Лекция 18: Яблоко и Луна: ньютоновская гравитация». https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast161/Unit4/gravity.html  

Британская энциклопедия, «Сохранение энергии». 16 ноября 2021 г. https://www.britannica.com/science/conservation-of-energy  

Университет Виннипега, «Закон тяготения Ньютона». 1997. https://theory.uwinnipeg.ca/physics/circ/node7.html  

Нета А. Бахколл, «Закон Хаббла и расширяющаяся Вселенная», Труды Национальной академии наук, том 112, март 2015 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1424299112  

Алина Брэдфорд — автор статей для Live Science. За последние 16 лет Алина освещала все, от лихорадки Эбола до андроидов, и писала статьи о здоровье, науке и технике для крупных изданий. Она имеет несколько сертификатов по охране здоровья, безопасности и спасению жизни от Университета штата Оклахома. Цель Алины в жизни – перепробовать как можно больше впечатлений. На сегодняшний день она была пожарным-добровольцем, диспетчером, подменным учителем, художником, уборщиком, автором детских книг, пиццерией, координатором мероприятий и многим другим.

Что такое закон в науке?

(Изображение предоставлено Shutterstock)

В общем, научный закон — это описание наблюдаемого явления. Это не объясняет, почему явление существует или что его вызывает. Объяснение явления называется научной теорией . Это заблуждение, что теории превращаются в законы при достаточном количестве исследований.

«В науке законы — это отправная точка», — сказал Питер Коппингер, адъюнкт-профессор биологии и биомедицинской инженерии в Технологическом институте Роуз-Халман в Индии. «Отсюда ученые могут задавать вопросы: «Почему и как?»»

Разница между научной теорией и научным законом

Многие люди думают, что если ученые находят доказательства, подтверждающие гипотезу, гипотеза становится теорией, а если оказывается, что теория верна, она становится законом . Однако это не так. Факты, теории и законы — так же как и гипотезы — являются отдельными элементами научного метода . Хотя они могут развиваться, они не обновляются до чего-то другого.

«Гипотезы, теории и законы подобны яблокам, апельсинам и кумкватам: одно не может вырасти в другое, сколько бы удобрений и воды ни предлагалось», согласно Калифорнийский университет, Беркли (открывается в новой вкладке). Гипотеза — это потенциальное объяснение узкого явления; научная теория – это углубленное объяснение, применимое к широкому кругу явлений. Закон — это утверждение о наблюдаемом явлении или объединяющей концепции в соответствии с Государственного университета Кеннесо (открывается в новой вкладке).

«В науке есть четыре основных понятия: факты, гипотезы, законы и теории», — сказал Коппингер Live Science.

Хотя научные законы и теории поддерживаются большим числом эмпирические данные , которые принимаются большинством ученых в этой области научных исследований и помогают унифицировать эту совокупность данных, это не одно и то же.

«Законы — это описания — часто математические описания — природных явлений, например, закон всемирного тяготения Ньютона или закон независимого распределения Менделя. Эти законы просто описывают наблюдение. Не то, как и почему они работают», — сказал Коппингер.

Коппингер указал, что закон гравитации был открыт Исааком Ньютоном в 17 веке. Этот закон математически описывает, как два разных тела во Вселенной взаимодействуют друг с другом. Однако закон Ньютона не объясняет, что такое гравитация и как она работает. Лишь три века спустя, когда Альберт Эйнштейн разработал теорию относительности , ученые начали понимать, что такое гравитация и как она работает.

Mendelian Inheritance показан с моделью гороха. (Изображение предоставлено Shutterstock)

«Закон Ньютона полезен для ученых тем, что астрофизики могут использовать этот многовековой закон для посадки роботов на Марс. Но он не объясняет, как работает гравитация или что это такое. Точно так же закон Менделя Закон независимого распределения описывает, как различные черты передаются от родителей к потомству, а не то, как и почему это происходит», — сказал Коппингер. Грегор Мендель обнаружил, что два разных генетических признака проявляются независимо друг от друга у разных потомков. «Однако Мендель ничего не знал о ДНК или хромосомы . Лишь столетие спустя ученые открыли ДНК и хромосомы — биохимическое объяснение законов Менделя. Только тогда ученые, такие как Т.Х. Морган, работая с плодовыми мушками, объяснил закон независимого распределения, используя теорию хромосомной наследственности. До сих пор это общепринятое объяснение (теория) закона Менделя», — сказал Коппингер.

Разницу между научными законами и научными фактами определить немного сложнее, хотя определение важно. наблюдения, которые доказали свою истинность. Согласно НАСА, законы – это обобщенные наблюдения о взаимоотношениях между двумя или более вещами в мире природы, основанные на множестве фактов и эмпирических данных, которые часто оформляются в виде математических утверждений. 

Например, «Яблоки падают с этой яблони» считается фактом, потому что это простое утверждение, которое можно доказать. «Сила гравитации между любыми двумя объектами (например, яблоком и Землей) зависит от масс объектов и расстояния между ними» — это закон, потому что он описывает поведение двух объектов в определенных обстоятельствах. Если обстоятельства изменятся, то последствия закона изменятся. Например, если бы яблоко и Земля уменьшились до субатомных размеров, они бы вели себя по-разному.

Научные законы и математика

(Изображение предоставлено Shutterstock.)

(открывается в новой вкладке)

Многие научные законы можно свести к математическому уравнению. Например, закон всемирного тяготения Ньютона гласит:

F _g = G (m ₁ ∙ m ₂ ) / d ²

Fg — сила тяжести; G — универсальная гравитационная постоянная, которую можно измерить; m1 и m2 — массы двух объектов, а d — расстояние между ними согласно 9.0003 Университет штата Огайо (открывается в новой вкладке).

Научные законы также часто подчиняются математике вероятности. «С большими числами всегда работает вероятность. Дом всегда побеждает», — сказала Сильвия Вассертейл-Смоллер, профессор Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. «Мы можем рассчитать вероятность события и определить, насколько мы уверены в нашей оценке, но всегда существует компромисс между точностью и достоверностью. Это называется доверительным интервалом. Например, мы можем быть равны 9На 5% уверены, что то, что мы пытаемся оценить, находится в определенном диапазоне, или мы можем быть более уверены, скажем, на 99%, что оно находится в более широком диапазоне. Как и в жизни вообще, мы должны признать, что есть компромисс.»

Меняются ли законы?

То, что идея становится законом, не означает, что ее нельзя изменить с помощью научных исследований в Будущее. Использование слова «закон» неспециалистами и учеными различается. Когда большинство людей говорят о законе, они имеют в виду что-то абсолютное. Научный закон гораздо более гибкий. Он может иметь исключения, доказывать свою ошибочность или эволюционировать в течение время, по данным Калифорнийского университета в Беркли.0005

«Хороший ученый — это тот, кто всегда задает вопрос: «Как я могу показать себя неправым?» — сказал Коппингер. «Что касается закона всемирного тяготения или закона независимого распределения, постоянные испытания и наблюдения «подправили» эти законы. Были найдены исключения. Например, закон тяготения Ньютона не работает, если рассматривать его на квантовом (субатомном) уровне. Закон независимого ассортимента Менделя нарушается, когда признаки «сцепляются» в одной и той же хромосоме».

Примеры научных законов

• Закон сохранения энергии, который гласит, что полная энергия в изолированной системе остается постоянной. Другими словами, энергия не может быть создана или уничтожена, согласно Britannica .
• Законы термодинамики, которые имеют дело с отношениями между теплом и другими формами энергии новая вкладка)
• Закон космического расширения Хаббла, определяющий взаимосвязь между расстоянием до галактики и скоростью, с которой она удаляется от нас, по словам астрофизика Неты А. Бахколл
• Принцип Архимеда, согласно которому выталкивающая сила действует на объект, жидкости равна весу жидкости, вытесненной этим объектом.

Дополнительные ресурсы

• Этот ресурс Управления по стандартам образования Нового Южного Уэльса (открывается в новой вкладке) содержит подробное объяснение научных теорий и законов.
• Узнайте, почему теория не может превратиться в закон, из этой статьи от Indiana Public Media (откроется в новой вкладке).
• Посмотрите видео о разнице между научным законом и научной теорией от TEDEd. (открывается в новой вкладке)

Библиография

Калифорнийский университет, Беркли, «Заблуждения о науке». https://undsci.berkeley.edu/teaching/misconceptions.php

Образовательный центр NASA IMAGE, «Руководство для учителя: теории, гипотезы, законы, факты и убеждения». https://www.nasa.gov/pdf/371711main_SMII_Problem23.pdf  

Университет штата Огайо, «Лекция 18: Яблоко и Луна: ньютоновская гравитация». https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast161/Unit4/gravity.html  

Британская энциклопедия, «Сохранение энергии». 16 ноября 2021 г. https://www.britannica.com/science/conservation-of-energy  

Университет Виннипега, «Закон тяготения Ньютона». 1997. https://theory.uwinnipeg.ca/physics/circ/node7.html  

Нета А. Бахколл, «Закон Хаббла и расширяющаяся Вселенная», Труды Национальной академии наук, том 112, март 2015 г., https://doi.org/10.1073/pnas.1424299112  

Алина Брэдфорд — автор статей для Live Science. За последние 16 лет Алина освещала все, от лихорадки Эбола до андроидов, и писала статьи о здоровье, науке и технике для крупных изданий. Она имеет несколько сертификатов по охране здоровья, безопасности и спасению жизни от Университета штата Оклахома. Цель Алины в жизни – перепробовать как можно больше впечатлений. На сегодняшний день она была пожарным-добровольцем, диспетчером, подменным учителем, художником, уборщиком, автором детских книг, пиццерией, координатором мероприятий и многим другим.

4. Теории и законы – Исследование науки

Введение в эти термины от PBS

Термин «наука» происходит от латинского Scientia, что означает «знание, основанное на доказуемых и воспроизводимых данных». Воспроизводимые данные используются учеными для разработки теорий и законов для объяснения и описания явлений. Теории обеспечивают последовательное понимание широкого круга явлений. Закон обычно представляет собой утверждение, которое может быть выражено в виде математической зависимости. Он описывает явления в природе без исключения в определенный момент времени. Проверка научных теорий способствует научным прорывам и ставит под сомнение существующие представления.

Учащиеся изучают, как сложные модели и теории часто требуют широкого спектра доказательств, что влияет на общество и окружающую среду. В этом модуле студенты участвуют в практических и второстепенных исследованиях, связанных с основными теориями или законами и их применением.

Контрольный вопрос 1: Каковы различия и сходства между научными теориями и законами?

Диаграмма Венна — хороший инструмент для сравнения и противопоставления концепций.

Сравнение теорий и законов

• Сравните характеристики теории и права
• Ведущий блог TED о теориях и законах и короткое видео.
• Научная терминология – упрощение запутанной научной лексики.

Изучение законов и теорий

Исследование:

1. Закон сохранения массы (первичные данные) открытие атомов, в том числе множество экспериментальных демонстраций.

2. Теория тектоники плит (вторичные данные) 

Исследование теории тектоники плит (вторичные данные) и просмотр видеоролика об открытии тектоники плит и дополнительной информации от Геологического общества.

Контрольный вопрос 2: Что приводит к разработке теории?

«Просто теория»: 7 неправильно использованных научных слов

Теории принимаются с подтверждающими доказательствами0403 исследовать подтверждающие доказательства и развитие теорий, включая, но не ограничиваясь;

1. Ge rm теория
• микробная теория болезней, информация и опрос
• больше о теории микробов со ссылками на видео и вопросами
• хронология инфекционных заболеваний
• краткое изложение того, что привело к развитию микробной теории.
• Понимание болезней через историю кликните по просмотру видео. https://clickv.ie/w/oEpj

2. Теория горения кислорода

• Памятный буклет Antoine-Laurent-Lavoisier
• Открытие кислорода
• Щелкните просмотр видеоресурсов: История атома (часть 9-10) https://clickv.ie/w/9Epj

Теории могут быть опровергнуты с помощью новых доказательств

Хорошее вступительное видео с YOUTUBE обобщает некоторые способы, которыми были опровергнуты различные теории, включая теорию флогистона, теорию стационарного состояния, спонтанную генерацию и модель сжимающейся Земли.

Сбор данных из вторичных источников для изучения того, как аспекты теории могут быть опровергнуты путем сбора доказательств, в том числе;

1. Геоцентрическая теория
• Геоцентрическая теория
• Переход от геоцентрической к гелиоцентрической теории, ресурс НАСА.
• и наше место в космосе по клику (глава 3 и 4) https://clickv. ie/w/ yEpj

2. Теория наследственных признаков

• Теория наследования приобретенных признаков
• и история теории эволюции (главы 2–4)   https ://clickv.ie/w/5Epj

   3. Атомная теория Дальтона

• Атомная теория Дальтона
• щелкните просмотр видео из книги «Атомы и молекулы» (глава 1)  https://clickv.ie/w/ 7Epj   и History of the Atom (глава 11) https ://clickv.ie/w /9Эпж

4 . Стационарная теория Вселенной

• Стационарная теория Вселенной
• Происхождение всего: горячий взрыв или нестареющая Вселенная? НАСА
• Рождение теории большого взрыва — это статья журнала COSMOS о том, как мы пришли к пониманию того, что Вселенная имела конечное начало в результате мощного взрыва.

Контрольный вопрос 3: Что приводит к принятию научного закона?

Вторичные данные могут поддерживать научные законы

Сбор данных из вторичных источников для исследования и оценки доказательств, подтверждающих научные законы, включая, помимо прочего:

1. Второй закон движения Ньютона (физика)

• Второй закон движения Ньютона и другие подробности, включая учебники
• Второй закон Ньютона из науки, делая, приводит вас к симуляции
• экспериментальное моделирование, которое строит графики, помогающие понять взаимосвязь между силой, массой и ускорением.

2. Закон Авогадро (химия)

• Закон Авогадро  и более подробная информация, включая учебник от Академии Хана, уроки и интерактивы от CK-12

3.Закон суперпозиции (науки о Земле) 

• Закон суперпозиции видеоурок здесь (наука Боузмана)

4. Закон доминирования Менделя (биология)

• Закон доминирования Менделя дополнительный краткий обзор учебника
• забавный интерактив, в котором вы можете создать свое собственное животное, изучая Закон доминирования.

Результаты экспериментов можно предсказать с помощью научных законов

Разработать и собрать первичные данные, чтобы показать, что результаты можно предсказать с помощью законов, включая, помимо прочего:

1. Закон Ома расследование)

• Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

2. Закон сохранения энергии

Закон сохранения энергии. См. ниже дополнительные исследования, относящиеся к различным областям науки.

Колыбель Ньютона часто используется для демонстрации Закона сохранения энергии.

Контрольный вопрос 4: Как теории и законы используются в науке?

Исследование закона сохранения энергии

 Введение видео : отличная серия под названием «Проливая свет на энергию» от Clickview. Эта серия из 3 роликов содержит много информации и практических примеров из всех научных дисциплин, касающихся энергии и ее преобразований. .

Изучение того, как закон сохранения энергии применяется в различных научных дисциплинах посредством исследований первичных и вторичных источников, включая, помимо прочего;

Химия

• Химия   
• Сохранение энергии в химических реакциях
• Моделирование энергии и реакций (ресурс Scootle) ​​
• Получение работы от тепла в двигателе внутреннего сгорания из науки путем выполнения.

Физика

• Физика
•  пример маятника, демонстрирующий сохранение энергии
• рабочий пример и анимация с веб-сайта кабинета физики
• имитация энергосбережения скейтборда от Phet

Биология 

• Биология человека (больше о сохранении массы, чем энергии, однако энергия будет передаваться химическим связям, которые разрываются и восстанавливаются)

Науки о Земле и окружающей среде

• Науки о Земле и окружающей среде, пищевые сети и энергия
• Энергия экосистемы из науки.
• Земля как система, наука о ресурсах, исследующая входы и выходы энергии на Земле

Объединение теорий

Продемонстрировать, используя доказательства и примеры, как различные явления были объединены в конкретные теории, например:

• атомная теория
• теория эволюции
• Теория Большого Взрыва или Физика Вселенной
• Теория тектонических плит

Объединение закона сохранения массы и закона сохранения массы

Соберите данные из вторичных источников, чтобы выяснить, как научные исследования ядерных реакций и распада изменили способ интерпретации закона сохранения массы и закона сохранения энергии.

• Чудесный год Эйнштейна и формулировка E=mc² видео для TED.
• Получение информации о E=mc² из энергетической книги 10-го года.

источник

Нравится:

Нравится Загрузка…

1.6: Гипотезы, теории и законы

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• Идентификатор страницы

  47443

 Цели обучения

• Опишите разницу между гипотезой и теорией как научными терминами.
• Опишите разницу между теорией и научным законом.

Несмотря на то, что многие посещали уроки естествознания в процессе учебы, люди часто имеют неверные или вводящие в заблуждение представления о некоторых наиболее важных и основных принципах науки. Большинство студентов слышали о гипотезах, теориях и законах, но что на самом деле означают эти термины? Прежде чем приступить к чтению этого раздела, подумайте, что вы уже знали об этих терминах. Что эти термины значат для вас? Что вы прочитали, что противоречит или поддерживает то, что вы думали?

Что такое факт?

Факт – это основное утверждение, установленное экспериментом или наблюдением. Все факты верны при определенных условиях наблюдения.

Что такое гипотеза?

Одним из наиболее распространенных терминов, используемых на уроках естественных наук, является «гипотеза». Слово может иметь множество различных определений, в зависимости от контекста, в котором оно используется:

• Обоснованное предположение: научная гипотеза предлагает решение, основанное на доказательствах.
• Предсказание: если вы когда-либо проводили научный эксперимент, вы, вероятно, выдвинули такую ​​гипотезу, когда предсказывали результат своего эксперимента.
• Предварительное или предполагаемое объяснение: гипотезы могут быть предположениями о том, почему что-то наблюдается. Однако для того, чтобы оно было научным, ученый должен иметь возможность проверить объяснение, чтобы увидеть, работает ли оно и может ли оно правильно предсказать, что произойдет в ситуации. Например, «если моя гипотеза верна, мы должны увидеть ___ результат при выполнении ___ теста».

Гипотеза очень предварительная; его можно легко изменить.

Что такое теория?

Национальная академия наук США описывает, что такое теория, следующим образом:

«Некоторые научные объяснения настолько хорошо зарекомендовали себя, что никакие новые доказательства, вероятно, не изменят их. Объяснение становится научной теорией. теория означает догадку или предположение.Не так в науке.В науке слово теория относится к всестороннему объяснению важной особенности природы, подтвержденному фактами, собранными в течение долгого времени. Теории также позволяют ученым делать предсказания о еще ненаблюдаемых явлениях.»

«Научная теория — это хорошо обоснованное объяснение некоторого аспекта мира природы, основанное на совокупности фактов, неоднократно подтвержденных наблюдениями и экспериментами. Такие подкрепленные фактами теории являются не «догадками», а надежными описаниями реального мира. Теория биологической эволюции — это больше, чем «просто теория». Это такое же фактическое объяснение Вселенной, как и атомная теория материи (утверждающая, что все состоит из атомов) или микробная теория болезней (утверждающая, что многие болезни вызываются микробами). Наше понимание гравитации все еще находится в стадии разработки. Но явление гравитации, как и эволюция, является общепризнанным фактом.

Обратите внимание на некоторые ключевые особенности теорий, которые важно понять из этого описания:

• Теории объясняют явления природы. Это не предсказания (хотя мы можем использовать теории, чтобы делать предсказания). Они объясняют, почему мы что-то наблюдаем.
• Теории вряд ли изменятся. Они имеют большую поддержку и могут удовлетворительно объяснить многочисленные наблюдения. Теории действительно могут быть фактами. Теории могут меняться, но это долгий и трудный процесс. Чтобы теория изменилась, должно быть много наблюдений или доказательств, которые теория не может объяснить.
• Теории — это не догадки. Фразе «всего лишь теория» нет места в науке. Быть научной теорией имеет большое значение; это не просто представление одного человека о чем-то

Теории вряд ли изменятся.

Что такое закон?

Научные законы аналогичны научным теориям в том смысле, что они представляют собой принципы, которые можно использовать для предсказания поведения мира природы. Как научные законы, так и научные теории обычно хорошо подтверждаются наблюдениями и/или экспериментальными данными. Обычно научные законы относятся к правилам поведения природы в определенных условиях, которые часто записываются в виде уравнения. Научные теории — это более всеобъемлющие объяснения того, как работает природа и почему она обладает определенными характеристиками. Для сравнения, теории объясняют, почему мы наблюдаем за тем, что делаем, а законы описывают то, что происходит.

Например, примерно в 1800 году Жак Шарль и другие ученые работали с газами, чтобы, среди прочего, улучшить конструкцию воздушного шара. Эти ученые после многих, многих тестов обнаружили, что в наблюдениях за поведением газа существуют определенные закономерности. Если температура газа увеличилась, объем газа увеличился. Это известно как естественный закон. Закон — это отношение, которое существует между переменными в группе данных. Законы описывают закономерности, которые мы наблюдаем в больших объемах данных, но не объясняют, почему эти закономерности существуют.

Что такое вера?

Вера — это утверждение, которое не доказуемо с научной точки зрения. Убеждения могут быть, а могут и не быть неверными; они просто находятся за пределами области науки, которую можно исследовать.

Законы против теорий

Распространенное заблуждение состоит в том, что научные теории — это рудиментарные идеи, которые в конечном итоге превратятся в научные законы, когда будет накоплено достаточно данных и доказательств. Теория не превращается в научный закон с накоплением новых или лучших доказательств. Помните, теории — это объяснения и законы — закономерности мы видим в больших объемах данных, часто записываемых в виде уравнения. Теория всегда останется теорией; закон всегда останется законом.

Видео \(\PageIndex{1}\): В чем разница между научным законом и теорией?

Резюме

• Гипотеза – это предварительное объяснение, которое можно проверить дальнейшим исследованием.
• Теория — это хорошо обоснованное объяснение наблюдений.
• Научный закон — это утверждение, которое обобщает взаимосвязь между переменными.
• Эксперимент — это контролируемый метод проверки гипотезы.

Взносы и ссылки

• Мариса Альвиар-Агню (Городской колледж Сакраменто)

• Генри Эгнью (Калифорнийский университет в Дэвисе)

---

1.6: Hypothesis, Theories, and Laws распространяется под лицензией CK-12, автором, ремиксом и/или куратором выступили Мариса Альвиар-Агнью и Генри Агнью.

ЛИЦЕНЗИЯ ПОД

1. Наверх
• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Лицензия

   СК-12

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Метки

   1. автор@Генри Агнью
   2. автор@Мариса Альвиар-Агнью
   3. гипотеза
   4. закон
   5. источник@https://www.ck12.org/c/chemistry/
   6. теория

Научное право и теория: чем они отличаются?

При просмотре научных исследований или информации об окружающем мире важно знать, как отделить научный закон от теории . Эти тесно связанные термины похожи, но не одинаковы. Откройте для себя, что оба являются одинаково важными компонентами научного метода, когда вы исследуете научное право и теорию.

примеры научного права и теории

Реклама

Научное право и теория: в чем разница?

Основное различие между научным правом и научной теорией так же просто, как и различие между «что» и «почему».

Что такое научное право?

Научный закон фокусируется исключительно на описании того, что . Научный закон дает описание непосредственно наблюдаемого явления. Он описывает то, что произойдет или ожидается при определенных обстоятельствах.

Что такое научная теория?

Что такое научная теория исследует почему . Теория касается основных причин, пытаясь объяснить причину возникновения явления. Цель теории — дать логическое объяснение явлениям, происходящим в природе. Об одном и том же явлении может быть несколько теорий.

Может ли теория стать законом?

Представление о том, что научная теория может стать законом, как только будет доказан факт, является распространенным заблуждением. В науке законы и теории — это два разных типа научных фактов. Научная теория не может стать научным фактом, как никакое объяснение (теория) никогда не может стать описанием (законом). Могут быть обнаружены дополнительные данные, которые могут привести к изменению или опровержению закона или теории, но одно никогда не станет другим.

Быстрый совет: вспомним законы и теории

Чтобы легко отличить друг друга, помните, что законы описывают «что», а теории объясняют «почему». Попробуйте использовать мнемонический прием, такой как « l ook d own t owards E arth», чтобы запомнить разницу.

• l aws — l ook
• d escribe — d собственный
• t 904 t история — 0083 e xplain — E arth

Примеры научных законов

Научные законы формируются посредством повторяющихся наблюдений или экспериментов. Они начинаются с научной гипотезы и развиваются посредством научных исследований, которые предоставляют эмпирическую информацию и анализ данных. Есть много примеров научных законов.

• закон сохранения энергии — Закон сохранения энергии утверждает, что энергия не может быть создана или уничтожена. Его можно только преобразовать в другую форму или перенести на другой объект.
• закон космического расширения — Эдвин Пауэлл Хаббл стоит за законом космического расширения. Часто называемый просто законом Хаббла, он гласит, что галактики движутся в направлении, удаляющемся друг от друга. Это движение происходит с фиксированной скоростью, пропорциональной расстоянию.
• законы движения — Сэр Исаак Ньютон выделил три закона движения.
  • Первый закон движения Ньютона указывает, что объект останется в своем текущем состоянии (покоя или движения), если на него не будет воздействовать сила.
  • Второй закон движения гласит, что когда на объект действует сила, изменение его скорости зависит от его массы.
  • Третий закон движения гласит, что каждое действие вызывает противодействие, эквивалентное и противоположное.
• закон орбит — Закон орбит Иоганна Кеплера указывает, что планеты движутся вокруг Солнца по эллиптической траектории. Это означает, что планеты следуют установленному овальному образцу вокруг Солнца.
• закон всемирного тяготения — Закон всемирного тяготения Ньютона указывает на то, что все во Вселенной, имеющее массу, притягивается к центру Земли. Это притяжение называется гравитацией.

Обратите внимание, что каждый из приведенных выше законов описывает явление, но не пытается указать причину, по которой это явление происходит. Предоставление объяснения, почему это работа теории, а не закона.

Реклама

Примеры научной теории

Научные теории формируются научным методом. Как и в случае с законами, каждая теория начинается с научной гипотезы, которую необходимо тщательно исследовать. Если имеется достаточно доказательств, подтверждающих, что гипотеза дает правильное объяснение явления, гипотеза может стать теорией.

• атомная теория — Атомная теория указывает, что вся материя состоит из атомов, которые являются микроскопическими частицами, которые не могут быть разделены, созданы или уничтожены. Это объясняет, почему вещества, состоящие из одного элемента (например, чистое золото), отличаются от предметов, состоящих из нескольких элементов (например, металлический сплав).
• теория большого взрыва — Теория большого взрыва предполагает, что Вселенная возникла много миллиардов лет назад в результате расширения огромного масштаба. Это универсальное расширение продолжается на постоянной основе.
• Микробная теория болезней — Микробная теория болезней утверждает, что многие болезни вызываются микробами. Эти патогены представляют собой крошечные микроорганизмы, которые попадают в организм.
  
• Теория тектоники плит — Теория тектоники плит указывает на то, что внешний слой Земли разделен на несколько десятков плит, а не является твердой поверхностью. Эти плиты составляют твердую кору планеты. Они движутся относительно друг друга над мантией Земли, лежащей между ее корой и ядром.
• теория эволюции — Теория эволюции предполагает, что все виды связаны друг с другом и изменяются (эволюционируют) с течением времени. Это понятие было впервые выдвинуто Чарльзом Дарвином в середине 19 века.век. Его ранняя теория была сосредоточена на роли естественного отбора в эволюции.

Обратите внимание, что каждая из приведенных выше теорий дает объяснение наблюдаемому явлению. Одни общепризнаны, другие обсуждаются. Однако это не просто догадки или мысли о возможных причинах событий. Вместо этого они были тщательно изучены с использованием научного метода.

Реклама

Пополнение словарного запаса научных терминов

Теперь, когда вы знаете разницу между теорией и научным законом, вы находитесь на пути к расширению словарного запаса научной терминологии. Продолжайте изучать ключевые научные термины, просмотрев эту коллекцию упрощенных научных терминов. Все, что вы узнаете, поможет вам лучше понимать и обсуждать научные концепции.

Штатный писатель

• средняя школа
• средняя школа
• колледж

Статьи по теме

• Что такое научная революция? Ключевые идеи и изобретения

  Что такое научная революция? Это период в истории, который положил начало современной науке. Этот период длился с середины 16 века на протяжении большей части 17 века. Исследуйте ключевые изобретения и открытия научной революции.

• Силикон против силикона: различия стали ясными

  Очень легко перепутать слова силикон и силикон, поскольку единственное видимое различие заключается в том, что в одном из слов есть буква «е» на конце.