什么是科学定律?

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在牛顿爵士的方程中,重力随两个物体的质量而增长,物体之间的距离越远,引力就越弱。marekuliasz | Shutterstock)

一般来说,科学定律是对观察到的现象的描述。它不能解释为什么现象存在或是什么原因引起的。对现象的解释称为科学理论。罗丝·胡尔曼理工学院生物与生物医学工程副教授彼得·科宾格说:“理论在科学上是一个起点,法律是一个起点。”从那里,科学家们就可以问这些问题,‘为什么和如何?’

科学定律vs.理论和事实

许多人认为,如果科学家找到支持假设的证据,假设就升级为理论,如果发现理论是正确的,就升级为法律。不过,这一点也不管用。事实上,事实、理论和法律以及假设都是科学方法的独立部分。尽管它们可能会进化,但它们并没有升级为其他的东西。

“假说、理论和定律就像苹果、桔子和金桔:一个不能长成另一个,无论提供多少肥料和水,”加利福尼亚大学说。假设是对现象的有限解释;科学理论是对观察到的现象的深入解释。根据肯尼索州立大学的说法,法律是关于观察到的现象或统一概念的陈述。

“科学中有四个主要概念:事实、假设、法律和理论,”科宾格告诉《生活科学》。

虽然科学的法律和理论有大量的经验性数据支持,并被接受在这一科学研究领域内的大多数科学家并帮助他们将其统一起来,他们不是一回事。

定律是对自然现象的描述,通常是数学描述;例如牛顿引力定律或孟德尔独立分类定律。这些定律简单地描述了观察结果。科宾格说:

科宾格指出,万有引力定律是牛顿在17世纪发现的。这个定律从数学上描述了宇宙中两个不同的物体是如何相互作用的。然而,牛顿定律并不能解释什么是引力,也不能解释它是如何工作的。直到三个世纪后,爱因斯坦发展了相对论,科学家才开始了解什么是引力,以及它是如何工作的。

“牛顿定律对科学家很有用,因为天体物理学家可以利用这一古老的定律在火星上降落机器人。但它不能解释重力是如何工作的,也不能解释它是什么。类似地,孟德尔的独立分类定律描述了不同的性状是如何从父母传给后代的,而不是如何或为什么会发生这种情况,”科宾格说,

另一个理论和定律之间的区别的例子是格雷戈孟德尔的例子。孟德尔发现,在不同的后代中,两种不同的遗传特征会彼此独立出现。”然而孟德尔对DNA和染色体一无所知。直到一个世纪后,科学家才发现了DNA和染色体——孟德尔定律的生化解释。直到那时,T.H.摩根(T.H.Morgan)等研究果蝇的科学家才运用染色体遗传理论解释了独立分类的规律。但时至今日,这仍然是普遍接受的孟德尔定律的解释(理论),科宾格说,

科学定律和科学事实之间的区别有点难以定义,尽管定义很重要。事实是简单的,基本的观察,已经证明是正确的。定律是关于自然界中两个或多个事物之间关系的广义观察。根据美国国家航空航天局的说法,这个定律可以建立在事实和经过检验的假设基础上

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