Перевод статьи Роберта Крампфа, автора сайта «The Happy Scientist». Статья помогает разложить в голове понятия «теория» и «закон» по-полочкам. Замечательно «проветривает чердак» в процессе борьбы с мифами в том же интернет-маркетинге. Фактически это продолжение вот этого материала.
Гравитация — теория или закон?
Я часто получаю письма, где задается вопрос: «гравитация — это закон или теория?».
Этот вопрос вызывает другие вопросы, которые будет занятно исследовать.
Чтобы попробовать это, тебе понадобится:
— объект для бросания
Хорошо. Возьми объект, который не сломается, не сделает вмятину в полу, не оставит грязи, пятен или любой другой беды. Вытяни руку с объектом и разожми пальцы. Что произойдет? Конечно же объект упадет (если это не был надутый гелием шар. В этом случае гравитация заставит его взмыть вверх, потому что воздух тяжелее гелия и гравитация будет тянуть воздух вниз).
Гравитационное притяжение между Землей и объектом тянет объект к земле. Но когда мы проводим этот эксперимент, мы говорим о Законе Гравитации или о Теории Гравитации?
На самом деле мы должны говорить об всём сразу. Для понимания нам нужно понять научное значение слов «закон» и «теория».
На языке науки слово «закон» описывает аналитическое утверждение. Закон даёт нам формулу, которая говорит, что нужно делать. Например, закон всемирного тяготения Ньютона говорит нам:
«Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.»
Поэтому, если мы знаем массу двух объектов и дистанцию между их центрами масс, мы можем рассчитать гравитационное притяжение между Землей и тем объектом, который упал из твоей руки. Точно также можно вычислить притяжение между Солнцем и Марсом. Или между моими коленями и тарелкой с растаявшим мороженым.
Мы можем использовать закон всемирного тяготения Ньютона, чтобы определить, насколько сильно гравитационное притяжение между Землей и твоим упавшим объектом. Что позволит нам вычислить ускорение его падения, сколько времени займет само падение, как много энергии нужно будет затратить чтобы поднять объект с пола и так далее.
И хотя закон позволяет нам вычислять кучу всего, что произойдет, заметь, он ни слова нам не говорит о том ПОЧЕМУ это происходит.
Вот для чего нужны теории. На языке науки слово «теория» используется для описания и объяснения того, почему происходят те или иные вещи. Для гравитации мы используем Теорию общей относительности Эйнштейна, чтобы объяснить, почему вещи падают.
Теория начинается с выдвижения гипотез. С непротестированных идей того, почему что-то происходит.
Например, я могу выдвинуть гипотезу, что брошенный тобой объект упал в результате притягивания его магнетическим полем Земли. Как только мы приступим к проверке этой гипотезы, то после непродолжительного времени поймем, что моя гипотеза не подтверждается никакими доказательствами.
Ненамагниченные предметы падают с такой же скоростью, что и намагниченные. Поскольку моя гипотеза не подтвердилась доказательствами, она не может получить статус теории.
Чтобы стать научной теорией, гипотеза должна пройти тщательные проверки, а также должна точно описывать природный мир.
Законы меняются редко. А вот теории меняются довольно часто при обнаружении всё новых и новых доказательств. И вместо того, чтобы отбросить теорию под воздействием новых доказательств, теорию часто пересматривают, включая в неё новые доказательства. Когда появились новые технологии, которые породили новые доказательства, Общую теорию относительности адаптировали к новому пониманию Вселенной.
Поэтому, когда мы обсуждаем гравитацию с научной точки зрения, мы можем говорить о законе гравитации, описывающем притяжение между объектами. А также можем говорить и о теории гравитации, которая описывает, почему объекты притягиваются друг к другу.