Основи креаціонізму
Креацентр > Статті > Основи креаціонізму > Принципи законів природи

Принципи законів природи

За допомогою природних наук ми спостерігаємо навколишній світ з метою виявлення правил, що керують ним.

2.1 Термінологія, що використовується в природних науках

За допомогою природних наук ми спостерігаємо навколишній світ з метою виявлення правил, що керують ним. Експериментування й спостереження (наприклад, вимірювання та зважування) є основним способом роботи». Ганс Сакс, який спеціалізувався в галузі натурфілософії та хімії, описав (природну) науку як «сукупність наглядових відносин, які не можуть нічого сказати про першопричини або причини існування речей такими, якими вони є; вона може тільки встановити регулярність відносин». Наглядовий матеріал систематизований, а принципи, що випливають з нього, сформульовані в загальних рисах (наприклад, побудова машин). Питання про походження світу та життя, як і етичні питання, що виходять за рамки науки, і на такі питання не можна відповісти науково. Висновки про питання, які справді входять у сферу (природних) наук, які можуть бути сформульовані з різним ступенем визначеності. Визначеність або невизначеність результатів може бути виражена різними способами.

Закон природи

Якщо істинність твердження багато разів перевіряється відтворюваним способом, так що воно вважається загально-значущим, то ми маємо природний закон. Структури та явища, що зустрічаються в реальному світі, можуть бути описані в термінах законів природи у формі принципів, які мають універсальну силу. Це справедливо як для їхнього хронологічного розвитку, так і для їхніх внутрішніх структурних зв'язків. Закони природи описують ті явища, події і результати, які відбуваються у взаємодії матерії і енергії. З цих причин психологічні емоції, такі як любов, горе або радість, і філософські питання виключені з природних наук. Про затвердження природних подій можна класифікувати за ступенем достовірності, а саме: моделі, теорії, гіпотези, парадигми, спекуляції і вигадка. Ці категорії зараз обговорюються.

Модель

Моделі — це репрезентації реальності. Відображаються тільки найбільш важливі властивості, а незначні або невизнані аспекти не висвітлюються. Моделі важливі через їхню ілюстративність. Модель — це навмисне, але спрощене уявлення реальності, і вона описує спостережувані структури легким зрозумілим способом. Можна мати більше однієї моделі для даної реальності, і, оскільки вона за своєю природою є тимчасовою й простою, будь-яка модель завжди може бути покращена.

Теорія (від грец. theoría = погляд, розгляд, дослідження)

Теорії прагнуть пояснити факти в єдиному поданні моделей і гіпотез. Коротко кажучи, теорія — це наукове твердження, засноване на емпіричних даних. Оскільки емпіричні результати рідко бувають остаточними, теорії носять тимчасовий характер, і властивий їм гіпотетичний елемент неминуче викликає невизначеність — в кращому випадку твердження може бути зроблене в термінах конкретних імовірностей. Таким чином, теорії є засобом зв'язування спостережуваних фактів воєдино, і найкращі теорії — це ті, які досягають цієї мети з найменшим числом протиріч.

Гіпотеза (від грец. hypóthesis = припущення, гіпотеза, припущення)

Гіпотеза — це неперевірена наукова гіпотеза, яка містить спекуляції і яка посилює неповний емпіричний результат або тимчасово пояснює певний факт. Будь-яка нова гіпотеза повинна ґрунтуватися на фактах, і вона не може суперечити відомим законам природи. Якщо гіпотеза служить методологічним керівництвом при здійсненні нового дослідницького проекту, вона називається робочою гіпотезою. Коли спостережні факти підтверджують гіпотезу, ймовірність її істинності зростає, але якщо виявляється один суперечливий факт, гіпотеза повинна бути відкинута (фальсифікація). Ще в 17 столітті Блез Паскаль (1623-1662) сказав, що ми можемо бути впевнені, що гіпотеза помилкова, якщо одне єдине похідне ставлення суперечить будь-якому спостережуваному явищу.

Парадигма (грецький parádeigma = приклад, зразок)

Коли певна теорія (або система гіпотез, чи світогляд) пронизує цілі галузі досліджень або цілу наукову епоху, вона називається парадигмою. Такий погляд потім диктує рамки для конкретних досліджень і окреслює передумови, які використовуються для пояснення окремих явищ. Якщо система гіпотез була виведена з передумов, продиктованих світоглядом, вона зазвичай не може бути узгоджена з наявними фактами. Типовими прикладами є геоцентризм (спростований Коперником) і хімія флогістона (спростована Лавуазьє в 1774 році).

Припущення

Коли висловлювання засноване виключно на обговоренні, фантазії, уяві або спогляданні й не відповідає дійсності, це припущення або просто інтелектуальна гра. Оскільки ніякого реального експериментування не потрібно, легко здійснювати не виявлені помилки. В уявних експериментах можна легко уникнути труднощів, придушити небажані аспекти й майстерно приховати протиріччя. Уявні експерименти, ймовірно, можуть викликати питання, але не можуть відповісти на них; тільки фактичне експериментування може дати відповіді. У цьому сенсі «гиперцикл», запропонований Манфредом Эйгеном, є чистою спекуляцією [G10, стор. 153-155]. Простий висновок без експериментів і спостережень не є наукою, не є чистим виведенням з довільних передумов, ні упередженим відбором спостережень. Навіть сама абстрактна теорія не повинна втрачати зв'язок з реальністю й експериментом; вона повинна бути такою, що емпірично перевіряється.1 Уявні експерименти, а також висновки з філософських постулатів, не засновані на спостереженні, є припущеннями/спекуляціями.

> Художня література (латинська fictio = вигадка, історія)

Художня література — це або навмисна, або ненавмисна фантазія, яка не заснована на реальності. Іноді помилкове припущення (фікція) може бути введено навмисно з метою методологічного прояснення наукової проблеми.

2.2 Межі науки та стійкість парадигм

Ми розглянули різні категорії законів природи й тепер можемо зрозуміти, що багато тверджень часто формулюються з надмірною впевненістю та в термінах, які є занадто абсолютними. Макс Борн (1882-1970), лауреат Нобелівської премії, чітко вказав на це у відношенні природних наук [B4]:

«Такі ідеї, як абсолютна правильність, абсолютна точність, остаточна істина і т. д., — це ілюзії, яким немає місця ні в одній науці. Володіючи обмеженим знанням поточної ситуації, людина може висловлювати припущення й очікування щодо майбутнього в термінах імовірності. З погляду теорії, яка лежить в основі, будь-яке імовірнісне твердження не є ні істинним, ані хибним. Це звільнення думки видається мені найбільшим благословенням, дарованим нам сучасною наукою».

Інший нобелівський лауреат, Макс Планк (1858-1947), висловив жаль з приводу того, що в науках наполегливо дотримуються теорій, які давно стали неприйнятними [P3, с 13]:

«Нова наукова істина зазвичай не пропагується таким чином, щоб опоненти переконувалися й відкидали свої колишні погляди. Ні, противники, зрештою, вимирають, і прийдешнє покоління заново знайомиться з істиною».

Ця невиправдана прихильність відкинутим ідеям була відзначена професором Вольфгангом Виландом (вчений-теоретик, університет Фрайбурга, Німеччина) у зв'язку з великою кількістю хитких гіпотез, плаваючих навколо [W4, стор 631]:

«Ідеї, спочатку сформульовані як робочі гіпотези для подальших досліджень, мають притаманну їм наполегливість. Стійкість встановлених теорій (відповідно до концепції Куна) має подібну природу. Це тільки здається, що такі теорії перевіряються емпірично, але насправді спостереження завжди пояснюються таким чином, що вони узгоджуються заздалегідь встановленими теоріями. Може навіть трапитися так, що спостереження для цієї мети спотворюються».Наполегливість парадигми, яка довгий час витримувала натиск реальності, ще більша [W4, стор 632]:

 «Коли справа доходить до сутичок між парадигмами й емпіричною реальністю, остання зазвичай програє, згідно з висновками Куна. Він засновував свої висновки на історії науки, а не на теорії науки. Проте сила парадигми не безмежна ... Існують етапи розвитку науки, коли емпірична реальність не пристосована до парадигми; на цих етапах конкурують різні парадигми. Кун називає ці етапи науковими революціями ... Згідно з концепцією Куна, можна сказати, що причина, через яку успішні теорії замінюють попередні, полягає в тому, що вони краще працюють при поясненні явищ. Ефективність тієї чи іншої теорії може бути виміряна історично в зовсім інших термінах, а саме в кількості її присяжних прихильників. Багато важливих наукових даних губляться через диктатуру помилкової парадигми, оскільки результати, які відхиляються, розглядаються як "помилки у вимірах" і тому ігноруються».

 Мінімальна вимога для перевірки того, чи повинна теорія бути збережена, або гіпотеза ще не повинна бути відкинута, або що процес дійсно може працювати, полягає в тому, що відповідні закони природи не повинні порушуватися.

 2.3 Природа фізичних законів

 Фундаментальний метафізичний закон полягає в причинно-наслідковому зв'язку. Це означає, що кожна подія повинна мати причину, і що за одних і тих же обставин певна причина завжди має такі ж самі наслідки. Для кращого розуміння законів природи ми зараз обговоримо деякі основні аспекти, які важливі для оцінки та застосування подій і процесів:

 №1: закони природи засновані на досвіді.

Часто стверджується, що закони природи не є доведеними теоремами, але ми повинні підкреслити, що закони природи не можуть бути доведені! Вони виявляються і формулюються тільки шляхом спостереження. Часто можна сформулювати висновки точних математичних термінів, забезпечуючи точність, стислість і спільність. Незважаючи на те, що численні математичні теореми (за винятком початкових аксіом) можуть бути доведені,2 це не відноситься до законів природи. Математичне формулювання спостереження не слід плутати з доказом. Ми стверджуємо: закони природи — не більш ніж емпіричні твердження. Вони не можуть бути доведені, але, проте вони дійсні.

В якості прикладу можна навести фундаментальний закон збереження енергії. Він ніколи не був доведений, тому що це так само недоказово, як і всі інші закони природи. Так чому ж він універсальний? Відповідь: Тому що він був доведений у мільйонах дослідах з реальністю. Він витримав всі справжні випробування. У минулому багато людей вірили у вічний двигун, і вони неодноразово вкладали багато часу й грошей, намагаючись винайти машину, яка могла б працювати безперервно без запасу енергії. Незважаючи на те, що вони ніколи не були успішними, вони надали важливу послугу науці. Усіма своїми ідеями й зусиллями вони продемонстрували, що закон енергії не можна обійти. Він був встановлений як фундаментальний фізичний закон без відомих винятків. Не можна виключати можливість того, що коли-небудь буде знайдений зустрічний приклад, навіть якщо ми тепер абсолютно впевнені в його істинності. Якщо б існував математичний доказ його істинності, то всі до єдиного неперіодичні можливі відхилення від цього природного закону могли б бути заздалегідь виключені.

Недоказовість законів природи була охарактеризована наступним чином британським фізиком Н. Е. Пейєрлсом [P1, стор 536]:

«Навіть найкрасивіший висновок природного закону... руйнується відразу ж, коли це спростовується подальшими дослідженнями. ... Вчені розглядають ці закони як те, чим вони є: формулювання, отримані з нашого досвіду, перевірені й підтверджені за допомогою теоретичних передбачень і в нових ситуаціях. Разом з наступними удосконаленнями формулювання будуть прийматися тільки в тому випадку, якщо вони придатні й корисні для систематизації, пояснення та розуміння природних явищ».

№2: закони природи універсальні.

Теорема про єдність природи є важливим науковим законом. Він означає, що дія законів природи не обмежується певним обмеженим простором або часом. Такий закон універсальний в тому сенсі, що він застосовний до необмеженого числа одиничних випадків. Нескінченність цих одиничних випадків ніколи не може бути вичерпана нашими спостереженнями. Вимога універсальної дійсності для невизначеного числа випадків може бути негайно відхилена при виявленні одного контрприклада.3

В нашому тривимірному світі відомі закони природи універсальні, і ця дійсність простягається за межі Землі через весь фізичний всесвіт, згідно астрономічним даним. Коли планувалися перші польоти на Місяць, логічно передбачалося, що виявлені та сформульовані на Землі закони дійсні й на Місяці. Закони енергії і гравітації були використані для обчислення необхідної кількості палива, і коли людина приземлилася на Місяці, припущення про загальну справедливість було визнано обґрунтованим. Закон єдності природи (універсальна дійсність законів природи) буде діяти до того часу, поки не буде знайдений контрприклад.

№3: закони природи однаково дійсні як для живих істот, так і для неживої матерії.

Будь-який закон, який діє відповідно з №2 вище, включає в себе живі істоти. Річард П. Фейнман (1918-1988), лауреат Нобелівської премії з фізики (1965), пише [F1, стор. 74]:

«Закон збереження енергії так само вірний для життя, як і для інших явищ. До речі, цікаво, що кожен закон, принцип, який ми знаємо для "мертвих" речей і який ми можемо перевірити на великому явищі життя, працює там так само добре. Поки немає ніяких доказів того, що те, що відбувається в живих істотах, обов'язково відрізняється, наскільки це стосується фізичних законів, від того, що відбувається в неживих істот, хоча живі істоти можуть бути набагато складніше».

Всі вимірювання (органи чуття), обмінні процеси й передачі інформації у живих організмах суворо підкоряються законам природи. Геніальні концепції, втілені в живих істотах, засновані на витончених і дуже винахідливих реалізаціях законів природи. Наприклад, чутливість людського слуху досягає фізично можливих меж за допомогою комбінації визначальних факторів [G11, стор. 85-88]. Закони аеродинаміки настільки майстерно застосовуються в польоті птахів і комах, що аналогічні показники ще не досягнуті ні в одній технологічній системі.

№4: закони природи не обмежені якою-небудь однією областю вивчення.

Ця теорема насправді надлишкова в світлі №2 і №3, але вона сформульована окремо, щоб уникнути будь-якої можливості непорозуміння.

Закон збереження енергії був відкритий німецьким лікарем і фізиком Юліусом Робертом Майєром (1814-1878) під час тривалої подорожі в тропіках. Він був медичним працівником і сформулював цей закон, розмірковуючи про хід органічного життя. Хоча закон був відкритий медичним працівником, ніхто не розглядав можливість обмеження обґрунтованості цієї теореми тільки медичною наукою. Немає жодної галузі фізики, де ця теорема не була б вирішальною в з'ясуванні стосунків. Він є основоположним у всіх технічних і біологічних процесах.

Другий закон термодинаміки був відкритий Рудольфом Клаузіусом у 1850 році в ході технологічних досліджень. Він сформулював його для термодинамічних процесів, але ця теорема також справедлива далеко за межами всіх областей техніки. Навіть множинність взаємодій і перетворень у біологічних системах протікає відповідно до вимог цього закону природи.

Далі ми сформулюємо кілька теорєм про інформацію, але у читача не повинно скластися враження, що їхня обґрунтованість обмежується областями інформатики або технології. Навпаки, вони мають такий самий вплив, як і закони природи, і тому універсально застосовні у всіх випадках, коли мова йде про інформацію.

№5: закони природи незмінні.

Всі відомі спостереження показують, що закони природи ніколи не змінювалися. Зазвичай передбачається, що відомі закони постійні в часі, але це також просто спостереження, яке не може бути доведене.

Коментар: звичайно, Той, Хто винайшов і встановив закони природи, також здатний їх обійти. Він — Владика законів природи; і як в Старому, так і в Новому Заповіті ми знаходимо численні приклади таких подій (див. закон №10b).

№6: закони природи прості.

Слід зазначити, що закони природи в основному можуть бути сформульовані в дуже простих термінах. Проте їхній вплив часто буває складним, що можна побачити на наступному прикладі. Закон тяжіння був описаний як найбільш важливе узагальнення, яке людському інтелекту пощастило виявити. Він стверджує, що два тіла впливають один на одного силою, пропорційною квадрату їхньої відстані й прямо пропорційною добутку їхніх мас. Його можна сформулювати математично наступним чином:

F = Gxm1xm2/r2

Сила F задається постійною (так званою гравітаційною постійною, G), помноженою на добуток двох мас m1 і m2, поділене на квадрат відстані r. Крім того, можна відзначити, що дія сили на об'єкт полягає в його прискоренні. Це означає, що швидкість об'єкта, на який діє сила, змінюється швидше, коли його маса менше. Тепер майже все, що варто знати про закон тяжіння, було сказане. Коли цей закон використовується для обчислення орбіт планет, відразу стає ясно, що дія простого природного закону може бути дуже складною. Коли відносні рухи трьох тіл аналізуються в термінах цього закону, математичні формулювання стають абсолютно нерозв'язними.

Закон електролізу Фарадея свідчить, що кількість речовини, що виділяється при електролізі, пропорційна електричному струму та його тривалості (наприклад, гальванічне покриття міддю або золотом). Це формулювання може здатися дуже математичним, але насправді воно означає, що для відокремлення одного атома від молекули, до якої він належить, потрібна одна одиниця заряду.

Висновок: закони природи можуть бути виражені й сформульовані усно з будь яким необхідним ступенем точності. У багатьох випадках їх можна, й зручно, сформулювати математично. Як стверджує Фейнман [F1, стор 41]: «У кінцевому рахунку, математика є не що інше, як логічний хід подій, виражений у формулах». Сер Джеймс Д. Джінс (1877-1946), відомий британський математик, фізик і астроном, сказав [F1, стор. 58]: «Великий Архітектор, здається, Математик».

№7: закони природи (в принципі) фальсифіковані.

Щоб бути справді значимою, теорема повинна бути сформульована таким чином, щоб її можна було спростувати, якщо вона помилкова. Те, що закони природи можуть бути сформульовані так, як вони є, не може бути приписано людській винахідливості, але є результатом їхнього встановлення Творцем. Після того як закон сформульований, ми виявляємо, що він у принципі дуже легко може бути відкинутий, якщо він недійсний. Саме це робить ці закони настільки важливими й надає їм великий діапазон застосовності.

Є німецька приказка, яка звучить так: «Коли півень копається в купі гною, погода зміниться, чи вона залишиться такою, як є». Це твердження не може бути сфальсифіковано, отже, воно нічого не коштує. Навпаки, закон збереження енергії дуже схильний до фальсифікації: «Енергія не може бути створена, але й не може бути знищена». Формулювання разюче просте, і його, здається, дуже легко спростувати. Якби це було не так, можна було б придумати експеримент, в якому рівноваги до і після енергії не врівноважувалися. Проте, поки не вдалося придумати жодного контрприклада. Таким чином, теорема, заснована на спостереженні, приймається як закон природи.

№8: закони природи можуть бути виражені різними способами.

Різні способи вираження можуть бути використані для будь-якого даного природного закону, залежно від способу застосування. Якщо питання полягає в тому, чи може бути отриманий очікуваний результат чи ні, було б вигідно описати його у вигляді теореми про неможливість, а коли мова йде про обчислення, краще математичне формулювання. Енергетичний закон може бути сформульований одним з чотирьох різних способів, залежно від обставин:

а) енергія не може бути створена з нічого; вона також не може бути зруйнована.

б) неможливо побудувати машину, яка могла б працювати постійно, як тільки вона буде приведена в рух, без безперервної подачі енергії (б випливає безпосередньо з а).

c) E = константа (енергія системи постійна.)

d) dE/dt = 0 (баланс суми всіх енергій E системи не змінюється, що означає, що похідна енергії від часу дорівнює нулю.)

№9: закони природи описують відтворювані результати.

Коли природний закон був визначений як такий, його дійсність може бути встановлена знову в кожному конкретному випадку, коли він застосовний. Відтворюваність є суттєвою характеристикою законів природи. Можна скільки завгодно кидати камінь з різних висот, і закон тяжіння завжди буде дотримуватися. Таким чином, з допомогою законів природи можна робити передбачення про поведінку й взаємини речей. Закони природи, в решті решт, встановлюються шляхом постійної перевірки.

Дев'ять вищезазначених загальних, але фундаментальних теорем про природу законів природи, від №1 до №9, були виведені з досвіду. Їхня правильність не може бути доведена, але може бути багаторазово перевірена в реальному світі. Тепер ми сформулюємо десяту теорему, яка, проте, залежить від особистого погляду користувача. З цієї причини ми представляємо дві різні версії, теореми №10a і №10b. В одному випадку заперечується існування Бога, а в другому випадку Він приймається в якості першопричини. Обидва погляди рівною мірою є питанням віри й переконання. У разі будь-якої даноїмоделі ми повинні вирішити, яке з двох припущень було б більш корисним.

№10a: природні події можна пояснити й без Бога.

Це припущення може бути використане в усіх випадках, коли закони природи застосовуються до існуючих або планованих систем. Аналіз енергетичної рівноваги при таненні льоду є прикладом існуючої системи, а прикладом планованої системи є будівництво нового космічного апарату. Насправді, більшість ефектів законів природи можуть бути пояснені й обчислені без посилання на Бога (наприклад, вільне падіння). Всі спроби пояснити походження життя з допомогою моделей, де Бог як Творець ігнорується, засновані на теоремі №10a.

Необхідно сформулювати важливу альтернативну теорему для тих, хто визнає Бога Біблії, а саме: коли почали діяти закони природи та яка позиція Бога щодо цих законів? Ці питання не можуть бути вирішені шляхом спостереження, і ми вимагаємо деякого знання Біблії в якості фону.

№10b: справжні закони природи почали діяти, коли творіння було завершено.

Закони природи є фундаментальною складовою світу, яким ми його знаємо, і вони вказують на те, що Творець підтримує все суще (Колосянам 1:17, Євреям 1:3). Ці закони були встановлені протягом шести днів творіння й тому не можуть розглядатися як передумови для творіння, оскільки вони самі також були створені. Дуже категорично заперечується, що творчі дії Бога можуть бути пояснені в термінах нинішніх законів природи. Наприкінці шести днів творіння все було завершено — Земля, Всесвіт, рослини, тварини й людина:

«До сьомого дня Бог завершив справу, яку Він робив» (Буття 2:2)

Якби хтось спробував пояснити справжні творчі дії за допомогою законів природи, він дуже скоро опинився б у пастці нерозривної мережі припущень. Це справедливо як для креаціоністів, так і для прихильників еволюції. Останні намагаються пояснити походження життя за допомогою законів природи, але ніхто досі не зміг цього зробити! Тому ми робимо висновок: всі закони природи діють тільки з моменту завершення творіння.

Якщо Бог — Творець законів природи, то Він Сам їм не підкоряється. Він може використовувати їх вільно й може, завдяки Своїй всемогутності, обмежити їхню дію, або навіть звести її нанівець. Чудеса, описані в Біблії, — це надзвичайні події, коли дію певних законів природи було повністю або частково призупинено на певний період чи в певному місці. Коли Ісус ходив по воді (Матвія 14:22-33), Він, як Син Божий і Господь всього сущого, анулював закон тяжіння. Ми читаємо в Євангелії від Матвія 24:29, що «небесні тіла будуть приголомшені» (це також можна перевести як «сили небес будуть приголомшені»), коли Ісус прийде знову. Мовою фізики це означає, що нинішня тонко налаштована рівновага різних видів сил у Всесвіті буде змінена Творцем, в результаті чого орбіти Землі й Місяця заплутаються, а зірки будуть рухатися хаотично:

«Земля крутиться, як п'яниця, гойдається, як колиска» (Ісая 24:20).У той момент, коли розглядаються історичні питання (наприклад, про походження світу й життя) або майбутні події (наприклад, кінець Землі), тоді №10a абсолютно даремний.

 2.4 Актуальність законів природи

 R1: закони природи дають нам краще розуміння природних явищ і подій.

 Без законів природи ми мали б дуже обмежені знання про фізичні, хімічні, астрономічні та біологічні процеси, що відбуваються в навколишньому світі.Прогрес науки в основному спирається на те, що фундаментальні принципи ідентифікуються й класифікуються, навіть коли вивчаються різні ефекти.

R2: закони природи дозволяють нам робити передбачення.

Через №5 і №9 можна передбачити очікуваний хід спостережуваних процесів. Саме через цю впевненість у багатьох випадках можна заздалегідь обчислити, що станеться. Якщо, наприклад, впаде камінь, можна обчислити, яка буде його швидкість через дві секунди.

R3: закони природи роблять технологічний розвиток можливим.

Всі інженерні споруди й усі технічні виробничі процеси засновані на законах природи. Причина, по якій будівництво мосту, автомобіля або літака може бути заплановане заздалегідь, полягає в тому, що відповідні закони природи відомі. Без знання законів природи не було б ні хімічної, ні фармацевтичної промисловості.

R4: з допомогою законів природи можна заздалегідь визначити, чи буде передбачуваний процес здійсний чи ні.

Це дуже важливе застосування законів природи. Деякий час тому я отримав від одного винахідника вичерпну роботу, що складається з безлічі діаграм, розрахунків і пояснень, з проханням перевірити запропоновану конструкцію. Ця людина придумала надзвичайно складну систему насосів і труб, які могли б керувати гідравлічним двигуном. Проте, відразу ж, без будь-яких розрахунків та тестів, стало ясно, що така схема ніколи не спрацює, оскільки вона порушує закон енергії. У багатьох випадках закони природи дозволяють робити висновки заздалегідь, не вдаючись в деталі.

R5: закони природи застосовні до випадків, раніше невідомих.

Особливе значення має той факт, що закони природи можуть бути перенесені на нові випадки. До цього часу нікому не вдавалося імітувати процес фотосинтезу, який відбувається в кожній травинці. Якщо й коли таке починання, в решті решт, може бути сплановане, то всі пропоновані методи, що порушують який-небудь із законів, можуть бути заздалегідь відкинуті. Будь-яка така конструкція може бути виключена як даремна на концептуальній стадії. Крім того, можна було б також оцінити минулі результати, які були прийняті в світлі певної парадигми. Чи можливо, наприклад, що інформація могла виникнути в постульованому первинному бульйоні? Це питання розглядається далі.

R6: можна використовувати відомий природний закон, щоб відкрити інший.

В історії науки не раз траплялося, що новий закон відкривався, використовуючи дійсність відомого закону. Якщо б закон тяжіння не був відомий, то поведінка супутників Юпітера не могла б бути досліджена належним чином. Спостереження за їхніми рухами дозволили обчислити швидкість світла, яка є важливою фізичною константою.

Орбіти планет не можуть бути точно еліптичними (як це було б необхідно, якби гравітаційне тяжіння Сонця було єдиною силою, що діє на них), як того вимагає закон Ньютона, оскільки вони не тільки знаходяться під гравітаційним впливом Сонця, але й впливають один на одного гравітаційно в меншій мірі. Джон Куп Адамс (1819-1892), британський астроном і математик вирахував очікувані обурення, викликані їхнім взаємним гравітаційним тяжінням орбіт відомих тоді великих планет — Юпітера, Сатурна та Урана. Французький астроном Урбан Ж. Леверьє (1811-1877) також обчислював відхилення цих орбіт від скоєних еліпсів Кеплера, незалежно. З'ясувалося, що Юпітер і Сатурн «виправдали очікування», а ось Уран виявляв девіантну поведінку.

Спираючись на справедливість закону Ньютона, обидва астрономи змогли вивести з цих нерівностей положення досі невідомої планети. Потім кожен з них звернувся в обсерваторію з проханням пошукати невідому планету в такому- то небесному положенні. В одній обсерваторії це прохання не сприйняли всерйоз; вони вважали абсурдним, що папіробрудник міг підказати їм, де шукати нову планету. Інша обсерваторія відреагувала швидко, і вони виявили Нептун. Леверьє написав листа німецькому астроному Йогану Готфрід Галле (1812-1910), який потім відкрив Нептун дуже близько до передбачуваного положення.

2.5 Класифікація законів природи

Коли ми розглядаємо закони природи у відповідності з тим, як вони виражені, ми виявляємо вражаючі загальні принципи, яким вони, мабуть, підпорядковуються. Закони, відповідно, можна класифікувати наступним чином.

Теореми збереження 

До цієї групи законів відноситься наступний опис: певне число, задане у відповідній одиниці виміру, може бути обчислене в певний момент. Якщо це число перераховується пізніше після того, як у природі відбулося багато змін, його значення залишається незмінним. Найбільш відомим законом у цій категорії є закон збереження енергії. Це самий абстрактний і найскладніший з усіх законів збереження, але, водночас, і найбільш корисний, оскільки він використовується найчастіше. Його важче зрозуміти, ніж закони збереження маси, імпульсу, обертального моменту або електричного заряду. Одна з причин полягає в тому, що енергія може існувати в різних формах, таких як кінетична енергія, потенційна енергія, теплова енергія, електрична енергія, хімічна енергія та ядерна енергія. У будь-якому даному процесі залучена енергія може бути розділена між цими формами багатьма різними способами, і число може бути обчислене для кожного виду енергії. Закон збереження тепер стверджує, що сума всіх цих чисел залишається постійною незалежно від всіх перетворень, які мали місце протягом відповідного проміжку часу. Ця сума завжди однакова в будь-який даний момент. Дуже дивно, що таке просте формулювання справедливе для кожної фізичної або біологічної системи, якою б складною вона не була.

Теореми еквівалентності 

Масу та енергію можна вважати еквівалентними в термінах відомої формули Ейнштейна E = m x c2. У разі атомних процесів перетворення енергії (енергії) відбувається невелика втрата маси (звана дефіцитом), яка вивільняє еквівалентну кількість енергії, згідно формули Ейнштейна.

Спрямовані теореми

З досвіду в цьому світі ми знаємо, що численні події відбуваються тільки в одному сенсі. Впала чашка розіб'ється. Протилежна подія, а саме те, що чашка збереться й стрибне назад у нашу руку, ніколи не відбувається, як би довго ми не чекали. Коли камінь кинуто в басейн з водою, концентричні хвилі рухаються назовні по поверхні води. Цей процес може бути описаний математично, і отримані рівняння однаково справедливі для зовнішніх рухомих хвиль і для уявного випадку, якщо малі хвилі повинні починатися з краю й рухатися концентрично всередину, стаючи при цьому більше. Цей зворотний процес ніколи не спостерігався, хоча перша подія може повторюватися так часто, як нам хочеться.

Для деяких законів природи напрямок не грає ніякої ролі (наприклад, енергія), але для інших процес однонаправлений, як вулиця з одностороннім рухом. В останньому випадку можна чітко розрізнити минуле й майбутнє. У всіх випадках, коли мова йде про тертя, процеси незворотні, вони протікають тільки в одному напрямку. Прикладами таких законів є закон ентропії, хімічний принцип Ле Шательє (Анрі-Луї Ле Шательє, французький хімік, 1850-1936; див. Q20 стор. 128-130) і закон масової дії.

Теорема неможливості 

Більшість законів природи можна висловити в такій формі: «це неможливо...». Закон енергії, наприклад, можна сформулювати наступним чином: «Неможливо, щоб енергія могла виникнути сама по собі». Р. Клаузіус сформулював другий закон термодинаміки як неможливість: «Тепло саме по собі не може перейти від більше холодного тіла до більш гарячого». Теореми неможливості дуже корисні, тому що вони ефективно розрізняють можливі й неможливі події. Цей тип наукового формулювання буде часто зустрічатися, коли ми приходимо до інформаційних теорем.

Малюнок 6: геометрично неможливі тіла


 Геометричні неможливості також можуть бути розроблені. На мал. 6 представлені три різних геометричних уявлення, але такі тіла так само неможливо побудувати, як і очікувати результатів, які виключаються законами природи.

 Закони, що описують процеси

 Якщо майбутній (прогноз) або минулий (ретрогноз) стан системи можуть бути описані, коли значення відповідних змінних відомі хоча б на один момент часу, то таке формулювання відоме як закон процесу. Типовим фізичним прикладом є опис радіоактивного розпаду.

Спільне існування законів

 Вони описують одночасне існування властивостей системи. Формула, що описує зміну стану ідеального газу, p x v = R x T, є типовим законом фізичногоспівіснування.

Значення трьох величин, тиску p, питомого об'єму v і абсолютної температури T складають повний опис «стану» ідеального газу. Це означає, що він не залежить від попередньої історії газу, а також не залежить від способу отримання поточного тиску або поточного обсягу. Величини цього типу називаються змінними стану.

Гранична теорема

Граничні теореми описують межі, які не можна переступити. У 1927 році німецький фізик Вернер Гейзенберг (1901-1976) опублікував таку теорему, а саме, так званий принцип невизначеності Гейзенберга. Згідно з цим принципом, неможливо точно визначити як стан, так і швидкість частинки в заданий момент. Добуток двох невизначеностей завжди більше певної природної постійної, що було б неможливо, якби невизначеності були зникаюче малі. З цього випливає, наприклад, що деякі вимірювання ніколи не можуть бути абсолютно точними. Це відкриття привело до краху структури тодішньої детерміністської філософії 19-го століття. Затвердження законів природи настільки сильні, що погляди, які трималися до моменту їхнього формулювання, можуть бути швидко відкинуті.

Інформаційні теореми

На закінчення зазначимо, що існує ряд теорем, які також слід розглядати як закони природи, хоча вони й не мають фізичної або хімічної природи. Ці закони будуть докладно розглянуті пізніше, і всі раніше згадані критерії, від №1 до №9, а також твердження про релевантніть R1 до R6, також дійсні в їхньому випадку.

2.6 Можливі й неможливі події

Сукупність всіх мислимих подій і процесів можна розділити на дві групи, а саме:

• можлива подія

• неможливі події.

Можливі події відбуваються під «наглядом» законів природи, але описати їх повністю в загальному випадку не є можливим. З іншого боку, неможливі події можуть бути ідентифіковані за допомогою так званих теорем неможливості.

Неможливі події можна розділити на дві групи: ті, які «принципово неможливі», і ті, які «статистично неможливі». Події, які суперечать, наприклад, закону енергії, неможливі в принципі, тому що ця теорема справедлива навіть для окремих атомів. З іншого боку, радіоактивний розпад — це статистичний закон, який підпорядковується теоремі ймовірності й не може бути застосований до окремих атомів, але у всіх практичних випадках число атомів настільки велике, що можна використовувати «точне» формулювання, а саме n(t) = n0 x e -k x t. Константа розпаду k не залежить ні від температури, ні від тиску, ні від будь-якого можливого хімічного зв'язку. Період напіврозпаду T задається формулою T = ln 2/k; це вказує на час, необхідний для того, щоб будь-яка задана кількість n0 зменшилася вдвічі, n0/2. Оскільки ми маємо справу зі статистичними подіями, можна було б очікувати, що менше половини числа атомів або значно більше половини могли б розпадатися в момент часу T. Проте, імовірність відхилення від цього закону настільки близька до нуля, що ми могли б вважати це статистично неможливим. Повинно бути ясно, що неможливі події не піддаються ні спостереженню, ні розпізнаванню, ні вимірюванню. Можливі події в цілому або спостерігалися, або вони спостережувані. Проте,є й інші можливі події, про які можна сказати, що вони

— не можуть або поки не можуть спостерігатися (наприклад, процеси, що відбуваються в надрах Сонця)

— в принципі спостережувані, але ніколи не спостерігалися.

До цього часу ми обговорювали тільки природні явища, але тепер ми можемо застосувати поняття до технологічних процесів (в самому широкому сенсі цього слова, що охоплює все, що може бути зроблено людиною). Тепер очевидні наступні категорії:

• можливий процес

1.1 вже реалізовано

1.2 ще не реалізовано, але в принципі можливо

• неможливі процеси: пропоновані процеси такого роду принципово не реалізовуються, оскільки вони заборонені законами природи.

Відмінності випливають з порівняння можливих подій у природі й у техніці, а саме:

• процеси, які відбуваються тільки в природі, але ще не реалізовані технологічно (наприклад, фотосинтез, зберігання інформації про молекули ДНК і життєві функції);

• процеси, що відбуваються в природі, які також технологічно реалізуються (наприклад, промисловий синтез органічних речовин);

• процеси, які були технологічно реалізовані, але не відбуваються у природі (наприклад, синтез штучних матеріалів).


Автор: доктор Вернер Гітт

Дата публікації: 5 березня 2009 року

Джерело: Answers In Genesis


Переклад: Горячкіна Г.

Редактор: Недоступ А.


Посилання:

1. Перевірка (Verification, латинське verus = true, facere = make): перевірка означає, що твердження перевіряється експериментально. Проте результат такої перевірки, як правило, не є дійсним. Він суворо відноситься лише до випадків, які дійсно були підтверджені, оскільки не можна виключити можливість існування досі невідомих контрприкладів. Якщо виявляється один суперечливий випадок, то твердження відкидається (фальсифікується!). Це також можна виразити наступним чином: неможливо перевірити теорію; теорія може бути тільки фальсифікована. Теорія хороша, якщо її дуже легко фальсифікувати, і коли вона витримує всі відкриті критичні зауваження й випробування, її можна прийняти.

2. Доказовість: німецький математик Давид Гільберт (1862-1943) дотримувався оптимістичного погляду, що кожна математична задача може бути вирішена в тому сенсі, що рішення може бути знайдене, або що можна довести, що рішення неможливе, наприклад квадратура (квадрат) кола. Тому він сказав у своїй знаменитій промові в Кенігсберзі (1930), що не існує нерозв'язних проблем: «Ми повинні знати — ми будемо знати». Курт Гедель (1906-1978), відомий австрійський математик, відкинув цей погляд. Він показав, що навіть у формальній системі не всі справжні теореми можуть бути доведені. Це твердження,яке одержало назву першої теореми неповноти Геделя, було цілком революційним результатом. Через далекосяжні наслідки для математики й теорії науки Генріх Шольц назвав роботу Геделя «Критикою чистого розуму 1931 року».

3. Поправки до сформульованих законів природи: встановлений природний закон втрачає свою універсальну силу, коли виявляється один єдиний контрприклад. Проте, часто буває необхідно лише змінити формулювання, щоб точніше описати дійсний закон. Тому ми повинні розрізняти дійсний закон, що діє в природі, і його формулювання в людських термінах. Більш точні формулювання не роблять недійсним «приблизно сформульований закон», але забезпечують найкращі описи реальності. У наступних двох випадках початкові формулювання були занадто вузькими, і їх довелося переглянути:

Приклад 1: класичні закони механіки втратили свою силу, коли були задіяні помітні частки швидкості світла. Вони були розширені більш точною спеціальною теорією відносності, тому що релятивістські ефекти не могли спостерігатися, коли швидкості були малі. Закони класичної механіки є досить хорошим наближенням для загальних цілей (наприклад, побудови машин), але, суворо кажучи, їхні початкові формулювання були невірні.

Приклад 2: закон збереження маси повинен бути переформульований, щоб стати загальним законом збереження маси та енергії за участю ядерних реакцій (втрата маси, E = m x c2). Проте, закон збереження маси є потужним законом природи.

Написати коментар