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Abstract: A physical law, scientific law, or a law of nature is a scientific generalization based on empirical observations of physical behavior. Empirical laws are typically conclusions based on repeated scientific experiments over many years, and which have become accepted universally within the scientific community. The production of a summary description of nature in the form of such laws is a fundamental aim of science.
Laws of nature are distinct from the law, either religious or civil, and should not be confused with the concept of natural law. Nor should 'physical law' be confused with 'law of physics' - the term 'physical law' usually covers laws in other sciences (e.g. biology) as well.
... (folded)
| “ | Science alone of all the subjects contains within itself the lesson of the danger of belief in the infallibility of the greatest teachers in the preceding generation ... Learn from science that you must doubt the experts. As a matter of fact, I can also define science another way: Science is the belief in the ignorance of experts. | ” |
Ein physikalisches Gesetz oder auch Naturgesetz beschreibt (meist in mathematischer Form) Zustände und deren Änderungen eines physikalischen Systems mittels messbarer, eindeutig definierter physikalischer Größen (Parameter, Variabler).
Einleitung[edit]
Physikalische Gesetze formulieren in der Regel Veränderungszusammenhänge: Sie beschreiben also, wie eine Ausgangssituation durch eine Verlaufsfunktion in eine Endsituation verändert wird.
Ob man mit physikalischen Gesetzen alle Beobachtungen in der Natur beschreiben kann, hängt davon ab, wie gut das entsprechende Modell die sog. Wirklichkeit abbildet. Nur das Modell kann exakt berechnet werden – die gesamte Natur selbst nicht. Mit anderen Worten: Der Geltungsbereich eines physikalisches Gesetzes ist um so größer, je höher die Invarianzeigenschaften der darin enthaltenen physikalischen Größen sind.
Ein physikalisches Gesetz muss mit reproduzierbaren Experimenten vereinbar sein. Im allgemeinen Sprachgebrauch gilt es dann auch als bestätigt. Ein physikalisches Gesetz ist immer Teil einer Theorie, die einheitlich und widerspruchsfrei sein muss und durch die Praxis bestätigt werden muss. Eine Theorie, deren Vorhersagen noch nicht bestätigt werden konnten, lässt sich genauer mit dem Begriff Hypothese charakterisieren (wie z.B. die Stringtheorie).
Eine geschlossene Theorie nennt man eine Summe von Gesetzen, die ein ganzes Gebiet quasi vollständig beschreiben, wie z. B. die Maxwellschen Gleichungen die gesamte Elektrodynamik beschreiben. (Wieder in den definierten Grenzen und Modellen (idealer Leiter, ideales Vakuum etc.))
Physikalische Gesetze sind meist in der Sprache der Mathematik verfasst, da diese die notwendige logische und konzeptionelle Klarheit besitzt. Hinzu kommen sprachliche Beschreibungen und Illustrationen der Zusammenhänge. Sowohl die einzelnen Begriffe als auch der Geltungsbereich müssen hierbei definiert sein.
Die wissenschaftlich akzeptierten physikalischen Gesetze bestimmen das im 20. Jahrhundert vorherrschende materielle Weltbild. Es steht im Gegensatz zu einem Weltbild, in dem sich die Natur nicht entsprechend beobachtbarer Gesetzmäßigkeiten verhält, sondern entsprechend anderen (nicht beobachtbaren) Prinzipien, wie z.B. entsprechend dem Willen höherer Wesen.
Der Evolutionsbiologe Ernst Mayr vertritt die Auffassung, dass die Entwicklung der Lebewesen auf der Erde nicht physikalischen Gesetzen folgt, sondern dass jede Entwicklungsrichtung ein einmaliges, nicht reproduzierbares historisches Ereignis ist.
Gültigkeit von Naturgesetzen[edit]
Nach dem Kritischen Rationalismus können Naturgesetze nicht bewiesen, sondern nur falsifiziert werden. Die wissenschaftliche Methode besteht aus dieser Sicht daraus, ein Modell für die Wirklichkeit aufzustellen und zu versuchen, dieses mit Experimenten zu falsifizieren. Solange die Experimente keine Widersprüche zu den Voraussagen des Modells liefern, kann das Modell als Naturgesetz angenommen werden.
Ein hinreichend gut bewährtes Gesetz wird durch seine Falsifikation jedoch nicht wertlos, da es auf den entsprechenden Bereichen dennoch eine gute Näherung ist. Jedes neu aufzustellende Gesetz muss daher alles erklären, was das alte Gesetz erklären konnte, wird also das alte Gesetz oft als Grenzfall enthalten. Ein solches Gesetz ist daher in der Regel auch nicht falsch bezüglich seines Kerns, sondern lediglich eingeschränkt gültig.
Video[edit]
Aus der Fernsehsendung Alpha Centauri: