Hver er munurinn á kenningu og lögmáli?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hver er munurinn á kenningu og lögmáli?
Orðin „kenning“ og „lögmál“ eru notuð með ýmsum hætti í daglegu máli. Ef við takmörkum okkur hins vegar við það hvernig hugtökin eru notuð innan vísinda má greina mikilvægan mun á kenningum og lögmálum. Fyrir það fyrsta er kenning almennara hugtak en lögmál í þeim skilningi að þótt ekki séu allar kenningar lögmál þá eru öll lögmál kenningar. En hver er þá munurinn á lögmálum og kenningum sem ekki eru lögmál?

Til að glöggva okkur á þessum mun eru hér nokkur dæmi um kenningar sem oft eru taldar til lögmála:

1. Fyrsta lögmál Newtons (tregðulögmálið): Hlutir halda áfram að vera á sama hraða nema á þá verki einhver kraftur.
2. Lögmál Ohms: Rafstraumurinn í gegnum rafleiðara er í réttu hlutfalli við rafspennuna.
3. Lögmálið um framboð og eftirspurn: Verðið á tiltekinni vöru á samkeppnismarkaði mun smám saman nálgast það verð þar sem jafnvægi myndast milli framboðs og eftirspurnar á vörunni (á viðkomandi verði).

Hér eru svo nokkur dæmi um kenningar sem ekki eru lögmál:

1. Engin núlifandi manneskja er hærri en 260 cm.
2. Risaeðlur dóu út fyrir 65 milljónum ára vegna þess að stór loftsteinn rakst á jörðina.
3. Hjartað í mönnum og dýrum dælir blóði um líkama þeirra og sér þannig líkamanum fyrir súrefni og ýmsum næringarefnum.

Svona listar geta verið gagnlegir til að átta sig á muninum á lögmálum og kenningum en æskilegra er að hafa almennan skilning á því hvað felist í því að eitthvað sé lögmál. Hvað er það sem greinir lögmál frá öðrum kenningum?

Ein hugmynd sem fram hefur komið er að lögmál séu fullkomlega almenn sannindi sem ekki eru bundin við tiltekinn stað eða tíma. Þessi hugmynd passar til dæmis vel við það að loftsteinakenningin um örlög risaeðlna sé ekki lögmál, enda fjallar hún um tiltekinn atburð í tíma og rúmi. Þegar nánar er að gáð gengur þessi hugmynd þó varla upp. Þetta má skýra með dæmi. Það eru fullkomlega almenn sannindi að allir hlutir sem eru úr hreinu gulli (og engu öðru) séu léttari en milljón tonn. Þessi kenning er ekki bundin við tiltekinn stað eða tíma en telst samt varla til náttúrulögmála. Það er hins vegar að margra mati náttúrulögmál að allir hlutir sem eru úr auðguðu úrani (og engu öðru) séu léttari en milljón tonn. Ástæðan er í grófum dráttum sú að svokallaður markmassi (e. critical mass) úrans er langt undir milljón tonnum og því myndi úranið fyrir löngu hafa hrörnað í kjarnakeðjuverkun (e. nuclear chain reaction). (Um þetta má lesa nánar í svari við spurningunni Hvernig verka venjulegar kjarnorkusprengjur?)

Hver er þá munurinn á lögmálum og öðrum kenningum? Margir telja að meginmunurinn hljóti að liggja í því að náttúrulögmál lýsi ekki einungis hvað sé satt og ósatt heldur einnig hvað sé mögulegt og ómögulegt. Þannig kveður tregðulögmálið til dæmis á um að ef enginn kraftur verkar á hlut þá sé ómögulegt annað en að hann haldi áfram á sama hraða. Aftur á móti sé alls ekki ómögulegt að einhver núlifandi manneskja væri hærri en 3 m, þótt mörgum finnist það ósennilegt. Að sama skapi sé ómögulegt að búa til milljóna tonna hluti úr hreinu úrani en ekki ómögulegt að búa til samskonar hlut úr gulli (þótt það væri vissulega mjög kostnaðarsamt að safna öllu þessu gulli saman). Það má einnig lýsa þessum mun þannig að lögmál fjalli ekki aðeins um hvað sé tilfellið í raun og veru, heldur einnig um hvað sé nauðsynlega tilfellið.

Þetta vekur að vísu upp aðra erfiða spurningu, það er að segja hvað merkir það eiginlega að eitthvað sé mögulega eða nauðsynlega satt í þessu samhengi? Fjallað er um tæknilegar spurningar af þessu tagi innan svonefndrar háttarökfræði (e. modal logic) sem er ein undirgrein rökfræðinnar. Undanfarna áratugi hafa þessar spurningar einnig verið viðfangsefni í frumspeki og málspeki þar sem reynt er að skilja betur eðli þess að segja eitthvað mögulegt eða nauðsynlegt. Ekki verður farið út í þá sálma hér að öðru leyti en því að benda á að svo virðist sem til séu ólíkar tegundir eða stig nauðsynjar og möguleika. Sem dæmi má nefna að stærðfræðisannindi á borð við að 5 + 7 = 12 séu nauðsynleg í þeim skilningi að 5 + 7 gæti ekki verið annað en 12. En það virðist samt vera mikilvægur munur á stærðfræðilegum sannindum og vísindalegum lögmálum að því leytinu til að við getum mótsagnalaust hugsað okkur hvernig heimurinn væri ef um hann giltu önnur náttúrulögmál en það sama er varla hægt að segja um stærðfræðileg sannindi. Stærðfræðileg sannindi virðast því búa yfir nauðsynleika sem er sterkari eða æðri þeim sem náttúrlögmálin lýsa.

Heimildir og frekara lesefni:

• David Armstrong (1983). What is a Law of Nature? Cambridge: Cambridge University Press.
• John W. Carroll (2012). „Laws of Nature“. Sótt 18. nóvember 2015 frá Edward N. Zalta (ritstj.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Spring 2012 Edition).
• Erlendur Jónsson (2008). Hvað eru vísindi? Reykjavík: Háskólaútgáfan.
• David Lewis (1983). „New Work for a Theory of Universals“, Australasian Journal of Philosophy 61: 343-377.
• Marc Lange (2009). Laws and Lawmakers. Oxford: Oxford University Press.
• Bas C. van Fraassen (1989). Laws and Symmetry. Oxford: Clarendon Press.

Myndir:

• File:Ohms law current source.svg -- Wikimedia Commons. (Sótt 1.12.2015).
• Chicxulub impact - artist impression -- Wikipedia. (Sótt 1.12.2015).

...