Основы креационизма
Креацентр > Статьи > Основы креационизма > Принципы законов природы

Принципы законов природы

С помощью естественных наук мы наблюдаем окружающий нас мир с целью выявления правил, управляющих им.

2.1 Терминология, используемая в естественных наукаx

С помощью естественных наук мы наблюдаем окружающий нас мир с целью выявления правил, управляющих им. Экспериментирование и наблюдение (например, измерение и взвешивание) являются основным «способом работы». Ганс Сакс, специализировавшийся в области натурфилософии и химии, описал (естественную) науку как «совокупность наблюдательных отношений, которые не могут ничего сказать о первопричинах или причинах существования вещей такими, какие они есть; она может только установить регулярность отношений». Наблюдательный материал систематизирован, а принципы, вытекающие из него, сформулированы в самых общих чертах (например, построение машин). Вопросы о происхождении мира и жизни, как и этические вопросы, выходят за рамки науки, и на такие вопросы нельзя ответить научно. Выводы о вопросах, которые действительно входят в сферу (естественных) наук, могут быть сформулированы с разной степенью определенности. Определенность или неопределенность результатов может быть выражена различными способами.

Закон природы

Если истинность утверждения многократно проверяется воспроизводимым способом, так что оно считается общезначимым, то мы имеем естественный закон. Структуры и явления, встречающиеся в реальном мире, могут быть описаны в терминах законов природы в форме принципов, имеющих универсальную силу. Это справедливо как для их хронологического развития, так и для их внутренних структурных связей. Законы природы описывают те явления, события и результаты, которые происходят во взаимодействии материи и энергии. По этим причинам психологические эмоции, такие как любовь, скорбь или радость, и философские вопросы исключены из естественных наук. Утверждения о природных событиях можно классифицировать по степени достоверности, а именно: модели, теории, гипотезы, парадигмы, спекуляции и вымысел. Эти категории сейчас обсуждаются.

Модель

Модели — это репрезентации реальности. Отражаются только наиболее важные свойства, а незначительные или непризнанные аспекты не освещаются. Модели важны из-за их иллюстративности. Модель — это преднамеренное, но упрощенное представление реальности, и она описывает наблюдаемые структуры легко понятным способом. Можно иметь более одной модели для данной реальности, и, поскольку она по своей природе является временной и простой, любая модель всегда может быть улучшена.

Теория (греч. theoría = взгляд, рассмотрение, исследование)

Теории стремятся объяснить факты в едином представлении моделей и гипотез. Короче говоря, теория — это научное утверждение, основанное на эмпирических данных. Поскольку эмпирические результаты редко бывают окончательными, теории носят временный характер, и присущий им гипотетический элемент неизбежно вызывает неопределенность — в лучшем случае утверждение может быть сделано в терминах конкретных вероятностей. Таким образом, теории являются средством связывания наблюдаемых фактов воедино, и наилучшие теории — это те, которые достигают этой цели с наименьшим числом противоречий.

Гипотеза (греч. hypóthesis = предположение, гипотеза, предположение)

Гипотеза — это непроверенная научная гипотеза, которая содержит спекуляции и которая усиливает неполный эмпирический результат или временно объясняет некоторый факт. Любая новая гипотеза должна основываться на фактах, и она не может противоречить известным законам природы. Если гипотеза служит методологическим руководством при осуществлении нового исследовательского проекта, она называется рабочей гипотезой. Когда наблюдательные факты подтверждают гипотезу, вероятность ее истинности возрастает, но если обнаруживается один противоречащий факт, гипотеза должна быть отвергнута (фальсификация). Еще в 17 веке Блез Паскаль (1623-1662) сказал, что мы можем быть уверены, что гипотеза ложна, если одно единственное производное отношение противоречит любому наблюдаемому явлению.

Парадигма (греческий parádeigma = пример, образец)

Когда определенная теория (или система гипотез, или мировоззрение) пронизывает целые области исследований или целую научную эпоху, она называется парадигмой. Такой взгляд затем диктует рамки для конкретных исследований и очерчивает предпосылки, используемые для объяснения отдельных явлений. Если система гипотез была выведена из предпосылок, продиктованных мировоззрением, она обычно не может быть согласована с имеющимися фактами. Типичными примерами являются геоцентризм (опровергнутый Коперником) и химия флогистона (опровергнутый Лавуазье в 1774 году).

Предположение

Когда высказывание основано исключительно на обсуждении, фантазии, воображении или созерцании и не соответствует действительности, это предположение или просто интеллектуальная игра. Поскольку никакого реального экспериментирования не требуется, легко совершать не обнаружимые ошибки. В мысленных экспериментах можно легко избежать трудностей, подавить нежелательные аспекты и искусно скрыть противоречия. Мысленные эксперименты, вероятно, могут вызвать вопросы, но не могут ответить на них; только фактическое экспериментирование может дать ответы. В этом смысле «гиперцикл», предложенный Манфредом Эйгеном, является чистой спекуляцией [G10, стp. 153-155]. Простое умозрение без экспериментов и наблюдений не является наукой, не является ни чистым выводом из произвольных предпосылок, ни предвзятым отбором наблюдений. Даже самая абстрактная теория не должна терять связи с реальностью и экспериментом; она должна быть эмпирически проверяемой.1 Мысленные эксперименты, а также выводы из философских постулатов, не основанные на наблюдении, являются предположениями/спекуляциями.

> Художественная литература (латинское fictio = выдумка, история)

Художественная литература — это либо преднамеренная, либо непреднамеренная фантазия, которая не основана на реальности. Иногда ложное предположение (фикция) может быть введено намеренно с целью методологического прояснения научной проблемы.

2.2 Пределы науки и устойчивость парадигм

Мы рассмотрели различные категории законов природы и теперь можем понять, что многие утверждения часто формулируются с чрезмерной уверенностью и в терминах, которые являются слишком абсолютными. Макс Борн (1882-1970), лауреат Нобелевской премии, четко указал на это в отношении естественных наук [B4]:

«Такие идеи, как абсолютная правильность, абсолютная точность, окончательная истина и т. д., — это иллюзии, которым нет места ни в одной науке. Обладая ограниченным знанием текущей ситуации, человек может выражать предположения и ожидания относительно будущего в терминах вероятностей. С точки зрения лежащей в основе теории, любое вероятностное утверждение не является ни истинным, ни ложным. Это освобождение мысли представляется мне величайшим благословением, дарованным нам современной наукой».

Другой нобелевский лауреат, Макс Планк (1858-1947), выразил сожаление по поводу того, что в науках упорно придерживаются теорий, которые давно стали неприемлемыми [P3, стp 13]:

«Новая научная истина обычно не пропагандируется таким образом, чтобы оппоненты убеждались и отбрасывали свои прежние взгляды. Нет, противники, в конце концов, вымирают, и грядущее поколение заново знакомится с истиной».

Эта неоправданная приверженность отвергнутым идеям была отмечена профессором Вольфгангом Виландом (ученый-теоретик, университет Фрайбурга, Германия) в связи с большим количеством шатких гипотез, плавающих вокруг [W4, стp 631]:

«Идеи, первоначально сформулированные как рабочие гипотезы для дальнейшего исследования, обладают присущей им настойчивостью. Устойчивость установленных теорий (в соответствии с концепцией Куна) имеет сходную природу. Это только кажется, что такие теории проверяются эмпирически, но на самом деле наблюдения всегда объясняются таким образом, что они согласуются с заранее установленными теориями. Может даже случиться так, что наблюдения для этой цели искажаются».

Настойчивость парадигмы, которая долгое время выдерживала натиск реальности, еще больше [W4, стp 632]:

«Когда дело доходит до столкновений между парадигмами и эмпирической реальностью, последняя обычно проигрывает, согласно выводам Куна. Он основывал свои выводы на истории науки, а не на теории науки. Однако сила парадигмы не безгранична… Существуют этапы развития науки, когда эмпирическая реальность не приспособлена к парадигме; на этих этапах конкурируют различные парадигмы. Кун называет эти этапы научными революциями… Согласно концепции Куна, можно сказать, что причина, по которой успешные теории заменяют предыдущие, заключается в том, что они лучше работают при объяснении явлений. Эффективность той или иной теории может быть измерена исторически в совершенно иных терминах, а именно в количестве ее присяжных приверженцев. Многие важные научные данные теряются из-за диктатуры ложной парадигмы, поскольку отклоняющиеся результаты рассматриваются как “ошибки в измерениях” и поэтому игнорируются».

Минимальное требование для проверки того, должна ли теория быть сохранена или гипотеза еще не должна быть отброшена или что процесс действительно может работать, заключается в том, что соответствующие законы природы не должны нарушаться.

2.3 Природа физических законов

Фундаментальный метафизический закон заключается в причинно-следственной связи. Это означает, что каждое событие должно иметь причину, и что при одних и тех же обстоятельствах определенная причина всегда имеет одни и те же последствия. Для лучшего понимания законов природы мы сейчас обсудим некоторые основные аспекты, которые важны для оценки и применения событий и процессов:

№1: законы природы основаны на опыте.

Часто утверждается, что законы природы являются доказанными теоремами, но мы должны подчеркнуть, что законы природы не могут быть доказаны! Они выявляются и формулируются только путем наблюдения. Часто можно сформулировать выводы в точных математических терминах, обеспечивая точность, краткость и общность. Несмотря на то, что многочисленные математические теоремы (за исключением начальных аксиом) могут быть доказаны,2 это не относится к законам природы. Математическую формулировку наблюдения не следует путать с доказательством. Мы утверждаем: законы природы — не более чем эмпирические утверждения. Они не могут быть доказаны, но, тем не менее, они действительны.

В качестве примера можно привести фундаментальный закон сохранения энергии. Он никогда не был доказан, потому что это так же недоказуемо, как и все другие законы природы. Так почему же он универсален? Ответ: Потому что он был доказан в миллионах опытах с реальностью. Он выдержал все настоящие испытания. В прошлом многие люди верили в вечный двигатель, и они неоднократно вкладывали много времени и денег, пытаясь изобрести машину, которая могла бы работать непрерывно без запаса энергии. Несмотря на то, что они никогда не были успешными, они оказали важную услугу науке. Всеми своими идеями и усилиями они продемонстрировали, что закон энергии нельзя обойти. Он был установлен как фундаментальный физический закон без известных исключений. Нельзя исключать возможность того, что когда-нибудь будет найден встречный пример, даже если мы теперь совершенно уверены в его истинности. Если бы существовало математическое доказательство его истинности, то все до единого непериодические возможные отклонения от этого естественного закона могли бы быть заранее исключены.

Недоказуемость законов природы была охарактеризована следующим образом британским физиком Р. Э. Пейерлсом [P1, стp 536]:

«Даже самый красивый вывод естественного закона… разрушается сразу же, когда это опровергается последующими исследованиями. ... Ученые рассматривают эти законы как то, чем они являются: формулировки, полученные из нашего опыта, проверенные и подтвержденные с помощью теоретических предсказаний и в новых ситуациях. Вместе с последующими усовершенствованиями формулировки будут приниматься только в том случае, если они пригодны и полезны для систематизации, объяснения и понимания природных явлений».

№2: законы природы универсальны.

Теорема о единстве природы является важным научным законом. Он означает, что действие законов природы не ограничивается определенным ограниченным пространством или временем. Такой закон универсален в том смысле, что он применим к неограниченному числу единичных случаев. Бесконечность этих единичных случаев никогда не может быть исчерпана нашими наблюдениями. Требование универсальной действительности для неопределенного числа случаев может быть немедленно отклонено при обнаружении одного контрпримера.3

В нашем трехмерном мире известные законы природы универсальны, и эта действительность простирается за пределы Земли через всю физическую вселенную, согласно астрономическим данным. Когда планировались первые полеты на Луну, логически предполагалось, что выявленные и сформулированные на Земле законы действительны и на Луне. Законы энергии и гравитации были использованы для вычисления необходимого количества топлива, и когда человек приземлился на Луне, предположение о всеобщей справедливости было признано обоснованным. Закон единства природы (универсальная действительность законов природы) будет действовать до тех пор, пока не будет найден контрпример.

№3: законы природы одинаково действительны как для живых существ, так и для неодушевленной материи.

Любой закон, который действует в соответствии с №2 выше, включает в себя живые существа. Ричард П. Фейнман (1918-1988), лауреат Нобелевской премии по физике (1965), пишет [F1, стp. 74]:

«Закон сохранения энергии так же верен для жизни, как и для других явлений. Кстати, интересно, что каждый закон или принцип, который мы знаем для "мертвых" вещей и который мы можем проверить на великом явлении жизни, работает там так же хорошо. Пока нет никаких доказательств того, что то, что происходит в живых существах, обязательно отличается, насколько это касается физических законов, от того, что происходит в неживых существах, хотя живые существа могут быть намного сложнее».

Все измерения (органы чувств), обменные процессы и передачи информации в живых организмах строго подчиняются законам природы. Гениальные концепции, воплощенные в живых существах, основаны на утонченных и очень изобретательных реализациях законов природы. Например, чувствительность человеческого слуха достигает физически возможных пределов с помощью комбинации определяющих факторов [G11, стp. 85-88]. Законы аэродинамики настолько мастерски применяются в полете птиц и насекомых, что аналогичные показатели еще не достигнуты ни в одной технологической системе.

№4: законы природы не ограничены какой-либо одной областью изучения.

Эта теорема на самом деле избыточна в свете №2 и №3, но она сформулирована отдельно, чтобы избежать любой возможности недопонимания.

Закон сохранения энергии был открыт немецким врачом и физиком Юлиусом Робертом Майером (1814-1878) во время длительного путешествия в тропиках. Он был медицинским работником и сформулировал этот закон, размышляя о ходе органической жизни. Хотя закон был открыт медицинским работником, никто не рассматривал возможность ограничения обоснованности этой теоремы только медицинской наукой. Нет ни одной области физики, где эта теорема не была бы решающей в выяснении отношений. Он является основополагающим во всех технических и биологических процессах.

Второй закон термодинамики был открыт Рудольфом Клаузиусом в 1850 году в ходе технологических исследований. Он сформулировал ее для термодинамических процессов, но эта теорема также справедлива далеко за пределами всех областей техники. Даже множественность взаимодействий и превращений в биологических системах протекает в соответствии с требованиями этого закона природы.

Далее мы сформулируем несколько теорем об информации, но у читателя не должно сложиться впечатление, что их обоснованность ограничивается областями информатики или технологии. Напротив, они оказывают такое же воздействие, как и законы природы, и поэтому универсально применимы во всех случаях, когда речь идет об информации.

№5: законы природы неизменны.

Все известные наблюдения показывают, что законы природы никогда не изменялись. Обычно предполагается, что известные законы постоянны во времени, но это также просто наблюдение, которое не может быть доказано.

Комментарий: конечно, Тот, Кто изобрел и установил законы природы, также способен их обойти. Он — Владыка законов природы; и как в Ветхом, так и в Новом Завете мы находим многочисленные примеры таких событий (см. закон №10b).

№6: законы природы просты.

Следует отметить, что законы природы в основном могут быть сформулированы в очень простых терминах. Однако их воздействие часто бывает сложным, что можно увидеть в следующем примере. Закон тяготения был описан как наиболее важное обобщение, которое человеческому интеллекту посчастливилось обнаружить. Он утверждает, что два тела оказывают друг на друга силу, обратно пропорциональную квадрату их расстояния и прямо пропорциональную произведению их масс. Его можно сформулировать математически следующим образом:

F = G x m1 x m2 / r2

Сила F задается постоянной (так называемой гравитационной постоянной, G), умноженной на произведение двух масс m1 и m2, деленное на квадрат расстояния r. Кроме того, можно отметить, что действие силы на объект заключается в его ускорении. Это означает, что скорость объекта, на который действует сила, изменяется быстрее, когда его масса меньше. Теперь почти все, что стоит знать о законе тяготения, было сказано. Когда этот закон используется для вычисления орбит планет, сразу становится ясно, что действие простого естественного закона может быть очень сложным. Когда относительные движения трех тел анализируются в терминах этого закона, математические формулировки становятся совершенно неразрешимыми.

Закон электролиза Фарадея гласит, что количество вещества, выделяющегося при электролизе, пропорционально электрическому току и его продолжительности (например, гальваническое покрытие медью или золотом). Эта формулировка может показаться очень математической, но на самом деле она означает, что для отделения одного атома от молекулы, к которой он принадлежит, требуется одна единица заряда.

Вывод: законы природы могут быть выражены и сформулированы устно с любой необходимой степенью точности. Во многих случаях их можно и удобно сформулировать математически. Как утверждает Фейнман [F1, стp 41]: «В конечном счете, математика есть не что иное, как логический ход событий, выраженный в формулах». Сэр Джеймс Д. Джинс (1877-1946), известный британский математик, физик и астроном, сказал [F1, стp. 58]: «Великий Архитектор, кажется, Математик».

№7: законы природы (в принципе) фальсифицируемы.

Чтобы быть действительно значимой, теорема должна быть сформулирована таким образом, чтобы ее можно было опровергнуть, если она ложна. То, что законы природы могут быть сформулированы так, как они есть, не может быть приписано человеческой изобретательности, но является результатом их установления Творцом. После того как закон сформулирован, мы обнаруживаем, что он в принципе очень легко может быть отвергнут, если он недействителен. Именно это делает эти законы столь важными и придает им большой диапазон применимости.

Есть немецкая поговорка, которая звучит так: «Когда петух роется в навозной куче, погода изменится, или она останется такой, как есть». Это утверждение не может быть сфальсифицировано, следовательно, оно ничего не стоит. Напротив, закон сохранения энергии очень подвержен фальсификации: «Энергия не может быть создана, но и не может быть уничтожена». Формулировка поразительно проста, и ее, кажется, очень легко опровергнуть. Если бы это было не так, можно было бы придумать эксперимент, в котором равновесия до и после энергии не уравновешивались. Тем не менее, пока не удалось придумать ни одного контрпримера. Таким образом, теорема, основанная на наблюдении, принимается как закон природы.

№8: законы природы могут быть выражены различными способами.

Различные способы выражения могут быть использованы для любого данного естественного закона, в зависимости от способа применения. Если вопрос заключается в том, может ли быть получен ожидаемый результат или нет, было бы выгодно описать его в виде теоремы о невозможности, а когда речь идет о вычислениях, предпочтительна математическая формулировка. Энергетический закон может быть сформулирован одним из четырех различных способов, в зависимости от обстоятельств:

а) энергия не может быть создана из ничего; она также не может быть разрушена.

б) невозможно построить машину, которая могла бы работать постоянно, как только она будет приведена в движение, без непрерывной подачи энергии (б следует непосредственно из а).

c) E = константа (энергия системы постоянна.)

d) dE/dt = 0 (баланс суммы всех энергий E системы не изменяется, что означает, что производная энергии от времени равна нулю.)

№9: законы природы описывают воспроизводимые результаты.

Когда естественный закон был определен как таковой, его действительность может быть установлена заново в каждом конкретном случае, когда он применим. Воспроизводимость является существенной характеристикой законов природы. Можно сколько угодно ронять камень с разных высот, и закон тяготения всегда будет соблюдаться. Таким образом, с помощью законов природы можно делать предсказания о поведении и взаимоотношениях вещей. Законы природы, в конечном счете, устанавливаются путем постоянной проверки.

Девять вышеупомянутых общих, но фундаментальных теорем о природе законов природы, от №1 до №9, были выведены из опыта. Их правильность не может быть доказана, но может быть многократно проверена в реальном мире. Теперь мы сформулируем десятую теорему, которая, однако, зависит от личного взгляда пользователя. По этой причине мы представляем две различные версии, теоремы №10a и №10b. В одном случае отрицается существование Бога, а во втором случае Он принимается в качестве первопричины. Обе точки зрения в равной степени являются вопросом веры и убеждения. В случае любой данной модели мы должны решить, какое из двух предположений было бы более полезным.

№10a: природные события можно объяснить и без Бога.

Это предположение может быть использовано во всех случаях, когда законы природы применяются к существующим или планируемым системам. Анализ энергетического равновесия при таянии льда является примером существующей системы, а примером планируемой системы является строительство нового космического аппарата. На самом деле, большинство эффектов законов природы могут быть объяснены и вычислены без ссылки на Бога (например, свободное падение). Все попытки объяснить происхождение жизни с помощью моделей, где Бог как Создатель игнорируется, основаны на теореме №10a.

Необходимо сформулировать важную альтернативную теорему для тех, кто признает Бога Библии, а именно: когда начали действовать законы природы и какова позиция Бога в отношении этих законов? Эти вопросы не могут быть решены путем наблюдения, и мы требуем некоторого знания Библии в качестве фона.

№10b: настоящие законы природы начали действовать, когда творение было завершено.

Законы природы являются фундаментальной составляющей мира, каким мы его знаем, и они указывают на то, что Творец поддерживает все сущее (Колоссянам 1:17, Евреям 1:3). Эти законы были установлены в течение шести дней творения и поэтому не могут рассматриваться как предпосылки для творения, поскольку они сами также были созданы. Очень категорически отрицается, что творческие действия Бога могут быть объяснены в терминах нынешних законов природы. В конце шести дней творения все было завершено — Земля, Вселенная, растения, животные и человек:

«К седьмому дню Бог завершил дело, которое Он делал» (Бытие 2:2)

Если бы кто-то попытался объяснить действительные творческие действия с помощью законов природы, он очень скоро оказался бы в ловушке неразрывной сети предположений. Это справедливо как для креационистов, так и для сторонников эволюции. Последние пытаются объяснить происхождение жизни с помощью законов природы, но никто до сих пор не смог этого сделать! Поэтому мы делаем вывод: все законы природы действуют только с момента завершения творения.

Если Бог — Творец законов природы, то Он Сам им не подчиняется. Он может использовать их свободно и может, благодаря Своему всемогуществу, ограничить их действие или даже свести его на нет. Чудеса, описанные в Библии, — это чрезвычайные события, когда действие определенных законов природы было полностью или частично приостановлено на определенный период или в определенном месте. Когда Иисус ходил по воде (Матфея 14:22-33), Он, как Сын Божий и Господь всего сущего, аннулировал закон тяготения. Мы читаем в Евангелии от Матфея 24:29, что «небесные тела будут потрясены» (это также можно перевести как «силы небес будут потрясены»), когда Иисус придет снова. На языке физики это означает, что нынешнее тонко настроенное равновесие различных видов сил во Вселенной будет изменено Творцом, в результате чего орбиты Земли и Луны запутаются, а звезды будут двигаться хаотично:

«Земля кружится, как пьяница, качается, как колыбель» (Исаия 24:20).

В тот момент, когда рассматриваются исторические вопросы (например, о происхождении мира и жизни) или будущие события (например, конец Земли), тогда №10a совершенно бесполезен.

2.4 Актуальность законов природы

R1: законы природы дают нам лучшее понимание природных явлений и событий.

Без законов природы мы имели бы очень ограниченные знания о физических, химических, астрономических и биологических процессах, происходящих в окружающем нас мире. Прогресс науки в основном опирается на то, что фундаментальные принципы идентифицируются и классифицируются, даже когда изучаются различные эффекты.

R2: законы природы позволяют нам делать предсказания.

Из-за №5 и №9 можно предсказать ожидаемый ход наблюдаемых процессов. Именно из-за этой уверенности во многих случаях можно заранее вычислить, что произойдет. Если, например, упадет камень, можно вычислить, какова будет его скорость через две секунды.

R3: законы природы делают технологическое развитие возможным.

Все инженерные сооружения и все технические производственные процессы основаны на законах природы. Причина, по которой строительство моста, автомобиля или самолета может быть запланировано заранее, заключается в том, что соответствующие законы природы известны. Без знания законов природы не было бы ни химической, ни фармацевтической промышленности.

R4: с помощью законов природы можно заранее определить, будет ли предполагаемый процесс осуществим или нет.

Это очень важное применение законов природы. Некоторое время назад я получил от одного изобретателя исчерпывающую работу, состоящую из множества диаграмм, расчетов и объяснений, с просьбой проверить предложенную конструкцию. Этот человек придумал чрезвычайно сложную систему насосов и труб, которые могли бы управлять гидравлическим двигателем. Однако сразу же, без всяких расчетов и тестов, стало ясно, что такая схема никогда не сработает, поскольку она нарушает закон энергии. Во многих случаях законы природы позволяют делать выводы заранее, не вдаваясь в детали.

R5: законы природы применимы к случаям, ранее неизвестным.

Особое значение имеет тот факт, что законы природы могут быть перенесены на новые случаи. До настоящего времени никому не удавалось имитировать процесс фотосинтеза, который происходит в каждой травинке. Если и когда такое начинание в конечном итоге может быть спланировано, то все предлагаемые методы, нарушающие какой-либо из законов, могут быть заранее отвергнуты. Любая такая конструкция может быть исключена как бесполезная на концептуальной стадии. Кроме того, можно было бы также оценить прошлые результаты, которые были приняты в свете некоторой парадигмы. Возможно ли, например, что информация могла возникнуть в постулированном первичном бульоне? Этот вопрос рассматривается далее.

R6: можно использовать известный естественный закон, чтобы открыть другой.

В истории науки не раз случалось, что новый закон открывался, используя действительность известного закона. Если бы закон тяготения не был известен, то поведение спутников Юпитера не могло бы быть исследовано должным образом. Наблюдения за их движениями позволили вычислить скорость света, которая является важной физической константой.

Орбиты планет не могут быть точно эллиптическими (как это было бы необходимо, если бы гравитационное притяжение Солнца было единственной силой, действующей на них), как того требует закон Ньютона, поскольку они не только находятся под гравитационным влиянием Солнца, но и влияют друг на друга гравитационно в меньшей степени. Джон Куч Адамс (1819-1892), британский астроном и математик, вычислил ожидаемые возмущения, вызванные их взаимным гравитационным притяжением орбит известных тогда крупных планет — Юпитера, Сатурна и Урана. Французский астроном Урбан Ж. Леверье (1811-1877) также вычислял отклонения этих орбит от совершенных эллипсов Кеплера независимо. Выяснилось, что Юпитер и Сатурн «оправдали ожидания», а вот Уран проявлял девиантное поведение.

Опираясь на справедливость закона Ньютона, оба астронома смогли вывести из этих неровностей положение доселе неизвестной планеты. Затем каждый из них обратился в обсерваторию с просьбой поискать неизвестную планету в таком-то небесном положении. В одной обсерватории эту просьбу не восприняли всерьез; они сочли абсурдным, что бумагомаратель мог подсказать им, где искать новую планету. Другая обсерватория отреагировала быстро, и они обнаружили Нептун. Леверье написал письмо немецкому астроному Иоганну Готфриду Галле (1812-1910), который затем открыл Нептун очень близко к предсказанному положению.

2.5 Классификация законов природы

Когда мы рассматриваем законы природы в соответствии с тем, как они выражены, мы обнаруживаем поразительные общие принципы, которым они, по-видимому, подчиняются. Законы, соответственно, можно классифицировать следующим образом.

Теоремы сохранения

К этой группе законов относится следующее описание: определенное число, заданное в подходящей единице измерения, может быть вычислено в определенный момент. Если это число пересчитывается позже после того, как в природе произошло много изменений, его значение остается неизменным. Наиболее известным законом в этой категории является закон сохранения энергии. Это самый абстрактный и самый сложный из всех законов сохранения, но, в то же время, и самый полезный, поскольку он используется чаще всего. Его труднее понять, чем законы сохранения массы, импульса, вращательного момента или электрического заряда. Одна из причин заключается в том, что энергия может существовать во многих различных формах, таких как кинетическая энергия, потенциальная энергия, тепловая энергия, электрическая энергия, химическая энергия и ядерная энергия. В любом данном процессе вовлеченная энергия может быть разделена между этими формами многими различными способами, и число может быть вычислено для каждого вида энергии. Закон сохранения теперь утверждает, что сумма всех этих чисел остается постоянной независимо от всех преобразований, которые имели место в течение соответствующего интервала времени. Эта сумма всегда одинакова в любой данный момент. Очень удивительно, что такая простая формулировка справедлива для каждой физической или биологической системы, какой бы сложной она ни была.

Теоремы эквивалентности

Массу и энергию можно считать эквивалентными в терминах знаменитой формулы Эйнштейна E = m x c2. В случае атомных процессов преобразования энергии (ядерной энергии) происходит небольшая потеря массы (называемая дефицитом), которая высвобождает эквивалентное количество энергии, согласно формуле Эйнштейна.

Направленные теоремы

Из опыта в этом мире мы знаем, что многочисленные события происходят только в одном смысле. Упавшая чашка разобьется. Обратное событие, а именно то, что чашка соберется и прыгнет обратно в нашу руку, никогда не происходит, как бы долго мы ни ждали. Когда камень брошен в бассейн с водой, концентрические волны движутся наружу по поверхности воды. Этот процесс может быть описан математически, и полученные уравнения одинаково справедливы для внешних движущихся волн и для мнимого случая, если малые волны должны начинаться с края и двигаться концентрически внутрь, становясь при этом больше. Этот обратный процесс никогда не наблюдался, хотя первое событие может повторяться так часто, как нам хочется.

Для некоторых законов природы направление не играет никакой роли (например, энергия), но для других процесс однонаправлен, как улица с односторонним движением. В последнем случае можно четко различить прошлое и будущее. Во всех случаях, когда речь идет о трении, процессы необратимы, они протекают только в одном направлении. Примерами таких законов являются закон энтропии, химический принцип Ле Шателье (Анри-Луи Ле Шателье, французский химик, 1850-1936; см. Q20 стр. 128-130) и закон массового действия.

Теоремы невозможности

Большинство законов природы можно выразить в такой форме: «это невозможно…». Закон энергии, например, можно сформулировать следующим образом: «Невозможно, чтобы энергия могла возникнуть сама по себе». Р. Клаузиус сформулировал второй закон термодинамики как невозможность: «Тепло само по себе не может перейти от более холодного тела к более горячему». Теоремы невозможности очень полезны, потому что они эффективно различают возможные и невозможные события. Этот тип научной формулировки будет часто встречаться, когда мы приходим к информационным теоремам.

Рисунок 6: геометрически невозможные тела


Геометрические невозможности также могут быть разработаны. На рис. 6 представлены три различных геометрических представления, но такие тела так же невозможно построить, как и ожидать результатов, которые исключаются законами природы.

Законы, описывающие процессы

Если будущее (прогноз) или прошлое (ретрогноз) состояния системы могут быть описаны, когда значения соответствующих переменных известны хотя бы на один момент времени, то такая формулировка известна как закон процесса. Типичным физическим примером является описание радиоактивного распада.

Совместное существование законов

Они описывают одновременное существование свойств системы. Формула, описывающая изменение состояния идеального газа, p x v = R x T, является типичным законом физического сосуществования. Значения трех величин, давления p, удельного объема v и абсолютной температуры T, составляют полное описание «состояния» идеального газа. Это означает, что он не зависит от предшествующей истории газа, а также не зависит от способа получения текущего давления или текущего объема. Величины этого типа называются переменными состояния.

Предельная теорема

Предельные теоремы описывают границы, которые нельзя переступить. В 1927 году немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901-1976) опубликовал такую теорему, а именно так называемый принцип неопределенности Гейзенберга. Согласно этому принципу, невозможно точно определить как положение, так и скорость частицы в заданный момент. Произведение двух неопределенностей всегда больше определенной естественной постоянной, что было бы невозможно, если бы неопределенности были исчезающе малы. Из этого следует, например, что некоторые измерения никогда не могут быть абсолютно точными. Это открытие привело к краху структуры тогдашней детерминистской философии 19-го века. Утверждения законов природы настолько сильны, что точки зрения, которые держались до момента их формулирования, могут быть быстро отброшены.

Информационные теоремы

В заключение отметим, что существует ряд теорем, которые также следует рассматривать как законы природы, хотя они и не имеют физической или химической природы. Эти законы будут подробно рассмотрены позднее, и все ранее упомянутые критерии, от №1 до №9, а также утверждения о релевантности R1 до R6, также действительны в их случае.

2.6 Возможные и невозможные события

Совокупность всех мыслимых событий и процессов можно разделить на две группы, а именно:

  • возможное событие
  • невозможные события.

Возможные события происходят под «надзором» законов природы, но описать их полностью в общем случае не представляется возможным. С другой стороны, невозможные события могут быть идентифицированы с помощью так называемых теорем невозможности.

Невозможные события можно разделить на две группы: те, которые «принципиально невозможны», и те, которые «статистически невозможны». События, которые противоречат, например, закону энергии, невозможны в принципе, потому что эта теорема справедлива даже для отдельных атомов. С другой стороны, радиоактивный распад — это статистический закон, который подчиняется теоремам вероятности и не может быть применен к отдельным атомам, но во всех практических случаях число атомов настолько велико, что можно использовать «точную» формулировку, а именно n(t) = n0 x e -k x t. Константа распада k не зависит ни от температуры, ни от давления, ни от какой-либо возможной химической связи. Период полураспада T задается формулой T = ln 2 / k; это указывает на время, необходимое для того, чтобы любое заданное количество n0 уменьшилось вдвое, n0/2. Поскольку мы имеем дело со статистическими событиями, можно было бы ожидать, что менее половины числа атомов или значительно больше половины могли бы распадаться в момент времени T. Однако вероятность отклонения от этого закона настолько близка к нулю, что мы могли бы считать это статистически невозможным. Должно быть ясно, что невозможные события не поддаются ни наблюдению, ни распознаванию, ни измерению. Возможные события в целом либо наблюдались, либо они наблюдаемы. Однако есть и другие возможные события, о которых можно сказать, что они

 — не могут или пока не могут наблюдаться (например, процессы, происходящие в недрах Солнца)

— в принципе наблюдаемы, но никогда не наблюдались.

До сих пор мы обсуждали только природные явления, но теперь мы можем применить эти понятия к технологическим процессам (в самом широком смысле этого слова, охватывающим все, что может быть сделано человеком). Теперь очевидны следующие категории:

  • возможный процесс

1.1 уже реализовано

1.2 еще не реализовано, но в принципе осуществимо

  • невозможные процессы: предлагаемые процессы такого рода принципиально нереализуемы, поскольку они запрещены законами природы.

Различия вытекают из сравнения возможных событий в природе и в технике, а именно:

  • процессы, которые происходят только в природе, но еще не реализованы технологически (например, фотосинтез, хранение информации о молекулах ДНК и жизненных функциях);
  • происходящие в природе процессы, которые также технологически реализуемы (например, промышленный синтез органических веществ);
  • процессы, которые были технологически реализованы, но не происходят в природе (например, синтез искусственных материалов).


Автор: доктор Вернер Гитт

Дата публикации: 5 марта 2009 года

Источник: Answers In Genesis


Перевод: Недоступ А.

Редактор: Недоступ А.

Ссылки:

1. Проверка (Verification, латинское verus = true, facere = make): проверка означает, что утверждение проверяется экспериментально. Однако результат такой проверки, как правило, не является действительным. Он строго относится только к случаям, которые действительно были подтверждены, поскольку нельзя исключить возможность существования до сих пор неизвестных контрпримеров. Если обнаруживается один противоречивый случай, то утверждение отвергается (фальсифицируется!). Это также можно выразить следующим образом: невозможно проверить теорию; теория может быть только фальсифицирована. Теория хороша, если ее очень легко фальсифицировать, и когда она выдерживает все открытые критические замечания и испытания, ее можно принять.

2. Доказуемость: немецкий математик Давид Гильберт (1862-1943) придерживался оптимистического взгляда, что каждая математическая проблема может быть решена в том смысле, что решение может быть найдено, или что можно доказать, что решение невозможно, например квадратура (квадрат) круга. Поэтому он сказал в своей знаменитой речи в Кенигсберге (1930), что не существует неразрешимых проблем: «Мы должны знать —  мы будем знать». Курт Гедель (1906-1978), известный австрийский математик, отверг эту точку зрения. Он показал, что даже в формальной системе не все истинные теоремы могут быть доказаны. Это утверждение, получившее название первой теоремы неполноты Геделя, было вполне революционным результатом. Из-за далеко идущих последствий для математики и теории науки Генрих Шольц назвал работу Геделя «Критикой чистого разума  1931 года».

3. Поправки к сформулированным законам природы: установленный естественный закон теряет свою универсальную силу, когда обнаруживается один единственный контрпример. Однако часто бывает необходимо лишь изменить формулировку, чтобы точнее описать действительный закон. Поэтому мы должны различать действительный закон, действующий в природе, и его формулировку в человеческих терминах. Более точные формулировки не делают недействительным «приблизительно сформулированный закон», но обеспечивают лучшее описание реальности. В следующих двух случаях первоначальные формулировки были слишком узкими, и их пришлось пересмотреть:

Пример 1: классические законы механики утратили свою силу, когда были задействованы заметные доли скорости света. Они были расширены более точной специальной теорией относительности, потому что релятивистские эффекты не могли наблюдаться, когда скорости были малы. Законы классической механики являются достаточно хорошим приближением для общих целей (например, построения машин), но, строго говоря, их первоначальные формулировки были неверны.

Пример 2: закон сохранения массы должен быть переформулирован, чтобы стать общим законом сохранения массы и энергии при участии ядерных реакций (потеря массы, E = m x c2). Тем не менее, закон сохранения массы является мощным законом природы.




Вас также может заинтересовать: