מהו חוק טבע?

בלתי אפשרי להפר אותם וקשה מאוד להגדיר אותם, אז מה הכרחי בחוקי הטבע שעושה אותם לכאלה?
X זמן קריאה משוער: רבע שעה

בסדרה המקורית של ״מסע בין כוכבים״, שבה ספינת החלל אנטרפרייז צללה במהירות מסחררת אל האטמוספרה החיצונית של איזה כוכב, קפטן ג׳יימס טי קירק ציווה על הקצין מונטגומרי סקוט לשוב ולהפעיל את המנועים במהירות, ולהוביל את הספינה אל מקום מבטחים. סקוטי ענה כי אינו יכול לעשות זאת. הוא לא סירב פקודה, או לא ידע כיצד להפעיל את המנועים במהירות. הוא פשוט ידע שהדבר בלתי אפשרי. ״איני יכול לשנות את חוקי הפיזיקה״, הוא הסביר.

כולנו מבינים את מה שסקוטי ניסה לומר (אף שהאנטרפרייז הצליחה איכשהו להימלט). הוא לא יכול היה להפר את חוקי הטבע. דבר אינו יכול לעשות זאת. חוקי הטבע מגבילים את מה שיכול לקרות. הם חזקים מכל חוק מדינה, כי בלתי אפשרי להפר אותם. אם חוק טבע קובע, למשל, כי שום אובייקט לא יוכל להאיץ ממצב מנוחה למהירות העולה על מהירות האור, אז לא רק שהאצה כזו לא תתרחש לעולם, היא פשוט אינה יכולה לקרות.

ישנם דברים רבים שאינם מתרחשים אף פעם, אבל ישנה אפשרות שיקרו, והדבר לא יפר שום חוק טבע

ישנם דברים רבים שאינם מתרחשים אף פעם, אבל ישנה אפשרות שיקרו, והדבר לא יפר שום חוק טבע. למשל, אם לשאול דוגמה מן הפילוסוף הנס רייכנבאך (1891-1953), יתכן שבכל תולדות היקום מעולם לא הייתה או לעולם לא תהיה קוביית זהב שגודלה עולה על קילומטר וחצי מכל צד, אבל קובייה גדולה כזו אינה בלתי אפשרית. במקרה, היא אינה קיימת. הדבר דומה לשורה של צעדים שכללי השחמט מרשים, אבל בכל תולדות המשחק לא התרחשו מעולם. לעומת זאת, אם קיים חוק טבע שלפיו אנרגיה לעולם אינה נוצרת או נעלמת, אז בלתי אפשרי שסך האנרגיה ביקום ישתנה. חוקי הטבע שולטים בעולם כמו שכללי השחמט קובעים מה מותר ומה אסור במהלך המשחק – באנלוגיה שהציג הביולוג ט.ה. האקסלי (1825-95).

מערכת השמש

לא חשוב הגודל, הצבע, המיקום או החומר: דברים מסוימים מתקיימים תמיד. תצלום של מערכת השמש על כל גרמיה: NASA and ESA, קרדיט: CactiStaccingCrane, ויקיפדיה

בשיעורי המדע שלנו, כולנו למדנו דוגמאות ממה שמדענים סבורים כיום (או ממה שהאמינו פעם) שהם חוקי טבע. חלק מן החוקים הנודעים הללו קרויים על שמם של מדענים מפורסמים (כמו רוברט בויל ואיזק ניוטון). חלקם קרויים ״חוקים״ (כמו חוקי התנועה והמשיכה), ואילו אחרים קרויים ״עקרונות״ (כמו עקרון ארכימדס ועקרון ברנולי), ״כללים״ (כמו כלל בורן וכלל האנד), ״אקסיומות״ (כמו האקסיומות של מכניקת הקוונטים) או ״משוואת״ (כמו משוואות מקסוול).

חוקי הטבע נבדלים זה מזה במובנים רבים. ישנים חוקים העוסקים במבנה הכללי של החלל-זמן, ואילו אחרים עוסקים באובייקט מסוים בתוך החלל-זמן (למשל החוק שלפיו זהב אינו מחליד). ישנים חוקים הקושרים בין סיבות לתוצאותיהן (כמו חוק קולון, הקושר בין מטען חשמלי לכוחות שהוא מייצר). אבל חוקים אחרים (כמו חוק שימור האנרגיה או עקרונות הסימטריה של החלל-זמן) אינם מפרטים את ההשפעות של גורם מסוים. ישנם חוקים הקשורים בהסתברות (כמו החוק המתאר את מחצית החיים של איזוטופ רדיואקטיבי), וישנם חוקים שטרם התגלו – ואיני יכול להביא דוגמאות לכאלה! (בשם ״חוקי טבע״ אני מתכוון לחוקים של ממש, אלה שהמדע מתכוון לגלות, ולא למה שמדענים סבורים כרגע שהם חוקי הטבע).

מה שמשותף לכל החוקים השונים, על אף שונותם, הוא שהכול חייב לציית להם. בלתי אפשרי שהם יופרו. אובייקט חייב לציית לחוקי הטבע

מה שמשותף לכל החוקים השונים, על אף שונותם, הוא שהכול חייב לציית להם. בלתי אפשרי שהם יופרו. אובייקט חייב לציית לחוקי הטבע. במובן זה, חוק טבע נבדל מהעובדה שכל קוביות הזהב קטנות מקוביית הענק, מהעובדה שכל התפוחים שטרם נשרו מעץ התפוחים שלי הם בשלים וממקרים ״אקראיים״ אחרים (והיינו יכולים אף לומר "מקרים מקריים"). אף שהעובדה הנוגעת לקוביית הזהב היא אוניברסלית, כללית ואין לה יוצאי דופן (כמו כל חוק)ֿ היא אינה מתחייבת. היא עשויה להיות מוטעית. אין זה בלתי נמנע או בלתי אפשרי שיהיו קוביות זהב גדולות יותר, זהו פשוט מצב העניינים המקרי.

אך אף שכל האמיתות הללו בנוגע לחוקי הטבע נשמעות סבירות ומוכרות, הן גם בלתי מדויקות ומטפוריות. חוקי הטבע כמובן אינם ״שולטים״ ביקום באותו אופן שבו כללי השחמט שולטים במשחק השחמט. שחקני שחמט יודעים את הכללים ולכן הם מצייתים להם בכוונה, ואילו אובייקטים בטבע אינם מכירים את חוקי הטבע ואין להם כוונה כלשהי.

מותו של ארכימדס תומס דה-ז'ורז'

אבל החוקים אמורים לחיות תמיד: "מותו של ארכימדס" (1815), תומס דה-ז'ורז', תצלום: ויקיפדיה

יתרה מכך, ישנם דברים רבים אשר ניתן (בהקשר של שיחה) לתאר כ״בלתי אפשריים״, אבל הם אינם מפרים את חוקי הטבע. בלתי אפשרי שאאחל לכם ״בוקר טוב״ בפינית משום שאיני דובר פינית, אם לשאול דוגמה מן הפילוסוף דייוויד לואיס (1941-2001). אבל אם אעשה זאת, הדבר לא יפר חוק טבע: אפשר שאלמד פינית. המכונית שלי אינה מסוגלת להאיץ מאפס ל-60 קמ״ש בפחות מחמש שניות, אבל אי האפשרות הזו אינה אותה אי אפשרות שבגללה המכונית לא תוכל להאיץ מאפס אל מעבר למהירות האור. כעת אנו משתמשים בחוקי הטבע כדי להבין את סוג אי האפשרות שאמורה להבדיל את חוקי הטבע. ביצענו מהלך מעגלי, במקום להצביע על מה שגורם לעובדה לחרוג ממעמדה המקרי ולהפוך לחוק.

אף שעובדות אקראיות אינן מכילות את אותו הכרח שיש בחוקי הטבע, ישנן עובדות אחרות שהן הכרחיות אף שהן אינן חוקים

יתרה מכך, אף שעובדות אקראיות אינן מכילות את אותו הכרח שיש בחוקי הטבע, ישנן עובדות אחרות שהן הכרחיות אף שהן אינן חוקים – או, ליתר דיוק, הן אינן רק חוקים. בעוד שתבניות אקראיות הן חלשות מכדי להפוך לחוקים כי קל מדי להפריך אותן, עובדות מסוימות אחרות הן חזקות מכדי להיות חוקים בלבד, כי אותן קשה עוד יותר להפר מאשר את החוקים עצמם. למשל, העובדה שכל האובייקטים מכילים או אינם מכילים זהב היא עובדה שיש לה תוקף רב אפילו משל חוק טבע. היא עובדה גם ביקום של ״מסע בין כוכבים״, שם חוקי הטבע הם שונים (מאחר שספינות חלל מאיצות אל מעבר למהירות האור כעניין שבשגרה). באותה מידה, בלתי אפשרי ש-4 יהיה מספר ראשוני, אפילו ביקום של ״מסע בין כוכבים״. הדבר ידרוש הרבה יותר מהפרה של חוקי טבע.

משום כך, חוקי טבע נמצאים במקום כלשהו בין תבניות אקראיות (שאין בהן הכרח כמו בחוק) ובין העובדות שתוקפן חזק עוד יותר משל החוקים. החוקים נבדלים בכך שהתוקף שלהם הוא מסוג ההכרח שמאפיין את החוקים. אבל כדי להבין מהו חוק טבע, עלינו למצוא הגדרה טובה מזו.

פילוסופים אינם מנסים לגלות חוקי טבע. זה תפקידם של מדענים. מה שהפילוסופים מנסים לעשות הוא להבין מה מגלים המדענים כשהם מגלים חוקי טבע. מטרת הפילוסופים אינה לעזור למדענים לבצע את משימתם, אלא להבין טוב יותר את מלאכתם של המדענים. למשל, כשמדענים מסבירים מדוע מתרחש דבר מה, ומשתמשים לשם כך בחוק טבע שהם גילו, מה מאפשר לחוק לענות על שאלת ה-״מדוע?״ הזו? תפקיד הפילוסופיה של המדע הוא להבין את ההבנה המדעית.

כמובן, לא תמיד קל להגיע להבנה פילוסופית, וברצוני לבקש מכם להתאזר בסבלנות בעודי מדריך אתכם – צעד אחר צעד - לעבר הבנת מהותו של חוק טבע. אני מקווה שכתוצר לוואי שימושי, תיהנו לראות כיצד פילוסופים משתמשים בכלים לוגיים (קראו למר ספוק!) כדי להתמודד עם השאלה ״מהו חוק טבע?״. ואני מקווה שהתוצאה הסופית תיראה לכם אלגנטית ומאירת עיניים.

כדי להתחיל להבין את מגוון התנאים ההכרחיים המייחדים את חוקי הטבע, יש להבהיר כי החוקים אינם רק אמיתיים, אלא הם יהיו אמיתיים בכל תנאי היפותטי

כדי להתחיל להבין את מגוון התנאים ההכרחיים המייחדים את חוקי הטבע - אשר לשם הפשטות אכנה ״הכרחים טבעיים״ (natural necessities) - יש להבהיר כי החוקים אינם רק אמיתיים, אלא הם יהיו אמיתיים בכל תנאי היפותטי. למשל, מאחר שעל פי החוק שום אובייקט אינו יכול להאיץ ממצב מנוחה למהירות הגדולה ממהירות האור, מגבלת המהירות הקוסמית לא תישבר גם אם המאיץ הלינארי של אוניברסיטת סטנפורד יופעל במלוא עוצמתו. לעומת זאת, מאחר שזהו אך מקרה שכל תפוח הנמצא כעת על העץ שלי הוא בשל, תבנית זו הייתה מופרת אם (למשל) מזג האוויר באביב האחרון היה קר הרבה יותר.

תפוחים, עץ

לוגיקה לצד חוק של הטבע: כל התפוחים בשלים או לא בשלים. כל תפוח שיישמט, יפול כלפי מטה. בין גופים פועל כוח משיכה. תצלום: אמאלי קוטורייה

זה עתה השוויתי בין שני ״תנאים״ (כלומר בין שני משפטי אם-אז), המצהירים על עובדות הנוגעות במה שעשוי היה לקרות בתנאים שונים שלא התרחשו באמת – כלומר, שני משפטי תנאי שבהם דוגמאות לתנאי בטל. לעתים קרובות אנו משתמשים במשפטי תנאי בטל, כמו למשל ״אילו הייתי הולך היום לשוק, אז הייתי קונה חלב״. (העובדה שהלכתי לשוק היום – שהיא הטעות ברישא של משפט התנאי – היא התנאי הבטל). החוקים, מאחר שהם קובעים הכרח טבעי, ימשיכו להיות אמיתיים אפילו אם דברים יתרחשו אחרת, ואילו תבנית התרחשויות אקראית היא פחות עמידה מול הרישא של התנאי הבטל.

אנחנו יכולים להסתמך על החוקים שיאמרו לנו מה יקרה בנסיבות היפותטיות שונות, כי החוקים אינם משתנים (כלומר הם ייוותרו נכונים) בנסיבות השונות הללו

ישנם פתיחים של תנאים בטלים שאינם משנים את התבנית האקראית (כלומר היא נותרת אמיתית). למשל, כל התפוחים על העץ שלי היו נותרים בשלים אפילו אילו לבשתי הבוקר חולצה אדומה. אבל נראה שבמובן מסוים, המקרה פחות חסין מפני שינויים לעומת חוק. אחרי הכול, אנחנו משתמשים בחוקים כדי להבין מה יקרה אם נבחר בדרכי פעולה אפשריות שונות – למשל, מה יקרה לתאוצתו של אובייקט אם נכפיל את המסה שלו או את הכוח המופעל עליו. אנחנו יכולים להסתמך על החוקים שיאמרו לנו מה יקרה בנסיבות היפותטיות שונות, כי החוקים אינם משתנים (כלומר הם ייוותרו נכונים) בנסיבות השונות הללו.

אפשר, כמובן, למצוא מספר פתיחים של תנאים בטלים שבנוגע אליהם החוקים אינם בלתי משתנים. החוקים, כמובן, לא יישארו תקפים ביחס לרישות של תנאים בטלים שאין ביניהן ובין החוקים עקביות לוגית (כלומר, בתנאים הסותרים את החוק). למשל, החוקים יהיו שונים אם אובייקט הואץ ממצב מנוחה אל מהירות גבוהה ממהירות האור. אבל יש להניח כי החוקים עדיין יישמרו במקרה של תנאי בטל התואם, מבחינה לוגית, את כול החוקים. בכל סוג של נסיבות המתאפשרות על פי החוק, החוקים יהיו תקפים. (כפי שאומר סקוטי, דבר אינו יכול להפר את חוקי הפיזיקה). לעומת זאת, עבור כל מקריות, ישנן נסיבות היפותטיות שהחוקים מתירים את התרחשותה, ואשר בהתרחשה, התבנית המקרית לא תהיה תקפה יותר. אחרי הכול, זהו מקרה בלבד שא׳ נכון, והיות שכך לא א׳ (כלומר, מצב שבו א׳ הוא שקרי) הוא מצב שהחוק מתיר, ושעבורו א׳ לא יהיה עוד תקף.

אשתמש באותיות כדי לייצג משפטים שאינם מתייחסים לחוקיות, הכרח, משפטי תנאי שבהם תנאים בטלים וכן הלאה – כאלה שאני מכנה בשם טענות "תת-חוקיות" (sub-nomic) (למשל, א׳ יכול להיות הטענה כי כל האזמרגדים הם ירוקים, אבל א׳ אינו יכול לייצג את המשפט ״זהו חוק שכל האזמרגדים הם ירוקים״).

הגענו להצעה הבאה שנועדה להבדיל בין חוקים לבין תבניות אקראיות:

ח' הוא חוק אם ורק אם ח' היה נכון אם פ' היה נכון, לכל פ' עקבי לוגית עם כל העובדות (כולן יחד) נ' כש-נ' הוא חוק.

בואו ניקח צעד לאחור ונביט במשמעות האמירה הזו. ההצעה הזו מאירה הבדל חשוב בין חוקים ותבניות אקראיות, במונחי העמידות שלהם – כלומר, במידה שבה הם בלתי ניתנים לשינוי גם אם פתיח התנאי בטל. אולם, ההצעה הזו אינה מוסרת לנו מידע רב. זאת משום שהחוקים מופיעים בה משני צדי ה״אם ורק אם״. ההצעה מזהה את החוקים על פי היותם בלתי משתנים תחת מגוון פתיחים של תנאים בטלים א׳, אבל מגוון זה של תנאים בתורו מזוהה על ידי החוקים (הוא מורכב מתנאים התואמים לוגית את החוקים). לכן, ההצעה הזו אינה מצליחה לומר לנו מהו שהופך את ב׳ לחוק.

עובדת היותו של חוק בלתי משתנה תחת טווח מסוים של פתיחי תנאים בטלים שאותם ההצעה מזכירה, הופכת את החוקים למיוחדים רק אם ישנו מלכתחילה משהו מיוחד בטווח אי ההשתנות הזה

הצעה זו גם אינה מצליחה לומר לנו מה הופך את החוקים לחשובים כל כך. עובדת היותו של חוק בלתי משתנה תחת טווח מסוים של פתיחי תנאים בטלים שאותם ההצעה מזכירה, הופכת את החוקים למיוחדים רק אם ישנו מלכתחילה משהו מיוחד בטווח אי ההשתנות הזה. אבל החוקים הם שמזהים את הטווח הזה. לכן, אם אין סיבה קודמת ועצמאית לכל שמגוון מסוים של פתיחי תנאים בטלים הוא מיוחד, אז אי ההשתנות של החוקים בתנאים אלה אינה הופכת את החוקים למיוחדים. יש להם פשוט טווח מסוים של אי השתנות (ממש כפי שיש לתבנית אקראית נתונה).

בקצרה, עדיין לא הצלחתנו להימנע מהמעגליות שהפריעה למחשבות הראשונות שלנו על ההכרחיות הייחודית של החוקים. אבל התקדמנו: כעת אנחנו מסוגלים לראות בדיוק על איזו בעיה עלינו להתגבר!

אור

אור: מהירותו קבועה ואי-אפשר לעבור אותה. האמנם? מנין? מדוע? מה ההשלכות של זה? תצלום: קייסי הורנר

החוקים יוצרים מערכת של אמיתות שיוותרו תקפות בכל רישא של תנאי שיש בינה לבין מערכת זו עקביות לוגית

ישנה דרך להתגבר על בעיה זו. ההצעה שלנו הייתה, בקווים כלליים, כי החוקים יוצרים מערכת של אמיתות שיוותרו תקפות בכל רישא של תנאי שיש בינה לבין מערכת זו עקביות לוגית. לעומת זאת, קחו את הקבוצה המכילה בדיוק את ההשלכות הלוגיות של המקרה לפיו כל קוביות הזהב קטנות מקובית הענק שהזכרנו. לא כל האמיתות בקבוצה זו הן בלתי ניתנות לשינוי בכל תנאי שהוא עקבי לוגית עם כלל משפטי המערכת. למשל, אם אדם עשיר במיוחד היה רוצה לבנות קוביית זהב העולה בגודלה על הקובייה האמורה, אז קובייה כזו הייתה בהחלט יכולה להתקיים, ולכן לא כל קוביות הזהב היו קטנות מן הקובייה העצומה. עם זאת, פתיח התנאי א׳, שלפיו אדם עשיר מאוד רוצה לבנות קובייה, כזו אינו סותר לוגית את העובדה שכל קוביות הזהב קטנות מן הקובייה העצומה הנוכחית.

בואו נחדד את הרעיון על ידי הגדרה של מה שהופך מערכת של עובדות ל״יציבה״. נניח שאנחנו מדברים על קבוצה (שאינה ריקה) 𝚪 (גמא) של אמיתות sub-nomic שהיא ״סגורה״ מבחינת השלכותיה הלוגיות (במילים אחרות, הקבוצה כוללת כל תוצאה תת-חוקית לוגית של מי מחברותיה). 𝚪 היא ״יציבה״ אם ורק אם עבור כל ב׳ – אמת כלולה בקבוצה גמא – ועבור כל א׳ העקבית לוגית עם חברות הקבוצה, ב׳ תמשיך להתקיים אם א׳ תמשיך להתקיים. בקיצור, קבוצה של אמיתות היא ״יציבה״ בדיוק כאשר חברותיה כולן ימשיכו להתקיים תחת כל רישא של תנאי בטל שאינו עומד בסתירה לוגית להן.

בניגוד לעצתנו הקודמת, יציבות אינה משתמשת בחוקים כדי לזהות את הטווח הרלוונטי של פתיחי תנאים בטלים. יציבות נמנעת מלהעדיף את טווח פתיחי התנאים הבטלים שתואם לוגית את החוקים. במקום זאת, כל קבוצה של אמיתות קובעת לעצמה טווח של פתיחי תנאים בטלים שתחתם היא חייבת להיות בלתי משתנה כדי להיות מוגדרת כיציבה. העובדה שהחוקים יוצרים קבוצה יציבה היא לכן הישג שהחוקים יכולים ״להתפאר בו״ בלי להניח מראש שישנו מלכתחילה דבר מה ייחודי בהיותם חוקים.

בניגוד לקבוצה שמכילה את כל החוקים ורק את החוקים, חשבו על קבוצה המכילה את העובדה שקוביות זהב קטנות מקוביית הענק  ורק אותה (וכן את כל ההשלכות הלוגיות שלה). זוהי קבוצה בלתי יציבה: חברותיה כולן שומרות על עקביות לוגית עם האפשרות שאדם עשיר מאוד ירצה קוביית זהב גדולה עוד יותר, ועם זאת (כפי שראינו קודם לכן) חברות הקבוצה אינן בלתי ניתנות לשינוי תחת פתיח התנאי הבטל הזה.

הבה נבחן דוגמה נוספת. ראו למשל את התבנית האקראית ד׳ (לציון ״דלק״) שלפיה בכל פעם שמכונית נוסעת על כביש יבש ושטוח, ניתן לתאר את ההאצה שלה כפונקציה של עוצמת הלחיצה על דוושת הדלק. אילו במקרים מסוימים הדוושה הייתה נלחצת מטה יותר, ד׳ הייתה נותרת תקפה. האם קבוצה יציבה יכולה לכלול את ד׳? קבוצה כזו חייבת לכלול גם את העובדה שמנוע המכונית הוא בעל ארבע בוכנות, משום שאילו היה בה מנוע בעל שש בוכנות, יתכן כי ד׳ לא הייתה נותרת תקפה. ברגע שהקבוצה כוללת את העובדה שהמכונית היא בעלת מנוע בעל ארבע בוכנות, התנאי הבטל שלפיו למנוע יש שש בוכנות אינו עקבי מבחינה לוגית עם יתר ההנחות, ולכן הקבוצה אינה חייבת להיות בלתי משתנה בתנאי זה כדי להיות יציבה). אבל מאחר שהקבוצה כוללת תיאור של מנוע המכונית, היציבות שלה תובעת גם שהיא תכלול תיאור של בית החרושת למנועים, משום שאילו בית החרושת היה אחר, המנוע עשוי היה להיות שונה. אילו מחיר הפלדה היה שונה, המנוע היה שונה. וכן הלאה.

אלכימיה

אלכימיה, כישוף ורוחות רפאים - ואיש לא הצליח להפיק זהב באמצעותה, וגם לא יצליח. תמונה: Wellcome Collection, לונדון

מדענים מגלים את חוקי הטבע על ידי איסוף ראיות לכך שתופעה הנראית סדירה אינה מופרת לעולם והיא גם בלתי אפשרית להפרה

מדענים מגלים את חוקי הטבע על ידי איסוף ראיות לכך שתופעה הנראית סדירה אינה מופרת לעולם והיא גם בלתי אפשרית להפרה. למשל, כאשר כשלו המאמצים הכנים ליצור מכונה שתנוע בתנועה מתמדת, מדענים הגיעו למסקנה שמכונה כזו אינה אפשרית – ששימור האנרגיה הוא חוק טבע, כלל במשחק הטבעי ולא מקרה. בהגיעם למסקנה זו, מדענית אימצו פתיחים שונים של משפטי תנאי בטלים, כמו אלה הקובעים כי אפילו אילו ניסו ניסויים אחרים, הם לא היו מצליחים ליצור מכונה הנעה בתנועה מתמדת. העובדה כי בלתי אפשרי ליצור מכונה כזו (כי שימור האנרגיה הוא חוק טבע) מסבירה מדוע מדענים כשלו בכל פעם שניסו לבנות מכונה כזו.

חוקי טבע הם תגליות מדעיות חשובות. העמידות שלהם בפני תנאים בטלים מאפשרת להם לספר לנו מה יקרה במגוון רחב של נסיבות היפותטיות. ההכרח שבהן פירושו שהם כופים מגבלות על מה שאפשרי. חוקי טבע יכולים להסביר מדוע משהו אינו קורה, על ידי כך שהם מסבירים כי הוא אינו יכול לקרות – שהדבר בלתי אפשרי.

התחלנו ממספר רעיונות מעורפלים שנדמה כי הם מובלעים בהיגיון המדעי: שחשוב לגלות חוקי טבע, שהם עוזרים לנו להסביר מדוע דברים קורים, ושלא ניתן להפר אותם. כעת אנחנו יכולים להביט לאחור ולראות שחידדנו את הרעיונות המעורפלים הללו, וניסחנו אותם באופן מוקפד יותר. בכך גילינו כי לא רק שרעיונות אלה אוששו, אלא שגם יש ביניהם קשר הדדי עמוק. אנחנו מבינים כעת טוב יותר מהם חוקי טבע ולמה הם מסוגלים למלא את התפקיד שהמדע קורא להם למלא.

מרק לאנגה (Lange) הוא מרצה ביכר בפילוסופיה באוניברסיטה של קרולינה הצפונית בצ׳אפל היל. בין ספריו: Laws and Lawmakers: Science, Metaphysics, and the Laws of Nature (משנת 2009) ו- Because Without Cause: Non-Causal Explanations in Science and Mathematics (משנת 2016).

AEON Magazine. Published on Alaxon by special permission. For more articles by AEON, follow us on Twitter.

תרגם במיוחד לאלכסון: דפנה לוי

תמונה ראשית: השתקפות של פרח בטיפה של טל. תצלום: ארון ברדן, unsplash.com

Photo by Aaron Burden on Unsplash

מאמר זה התפרסם באלכסון ב על־ידי מרק לאנגה, AEON.

תגובות פייסבוק

> הוספת תגובה

5 תגובות על מהו חוק טבע?

02
איש חופשי

חוק טבע הוא מושג די אנכרוניסטי שלא מסתדר טוב במיוחד עם תפיסות פילוסופיות עכשיות. הוא מתכתב עם החקירה על מה זה מדע.
בעיקרון אפשר לאמר ש'חוק טבע' הוא חוק הנגזר מתאוריה מדעית.
אין לנו דרך לדעת אם חוק טבע מתקיים תמיד ובכל מקום, למרות שאנחנו מניחים לצורך נוחות שכך הוא.
לא נכנס להגדרת מהיא תאוריה מדעית כיוון שנושא זה כשלעצמו יכול להתארך לכמה ספרים. אבל נניח שיש בידינו תיאוריה מדעית כלשהיא, אז נוכל לגזור ממנה 'חוקי טבע'. כל שאנחנו יכולים לאמר עליהם הוא שבכל המקרים שאנחנו מוכנים להחשיב כמקרים מייצגים, 'חוק הטבע' הזה מתקיים.
אני כותב מקרים מייצגים כיוון שלכל תיאוריה מדעית יש יוצאים מן הכלל שאינם עונים על הציפיות מן התאוריה ולהם אנו מנכסים יוצאי דופן שדי באופן כללי מפירים 'חוקי טבע' כאלו ואחרים.
ניתן דוגמא או שתיים כדי להדגים:
בתפיסה ההליוצנטרית ששררה בעולם לפני קופרניקוס כל כוכבי הלכת סבבו במעגלים סביב השמש.
אבל תצפיות הראו כי הם לא ממש מתנהגים כך (כלומר מפרים את 'חוק הטבע').
כדי לפתור את הבעיה פיתחו מסלולים שכוכבי הלכת מסתובבים בהם סביב נקודת המעגל המושלם וזה פתר באופן כללי את השוני.
אחרי קופרניקוס וניוטון עברנו לתפיסה שהשמש במרכז. גם בתפיסה הזו כוכבי הלכת לא התנהגו בדיוק לפי 'חוק הטבע' וניוטון אפילו השתמש בטיעון הזה כדי להראות את קיומו של אלוהים בעולם.
אחרי איינשטיין, שוב שינינו את התפיסה, אבל שוב הגלקסיות לא התנהגו על פי 'חוקי הטבע' אז המצאנו 'מסה אפלה' כדי להסביר את אי ההתאמות.
בעיה קשה נוספת היא שאפילו אם כל המדידות עד כה הראו התאמה ל 'חוק הטבע' זה לא אומר דבר על המדידה הבאה.

03
אברהם

לוגיקן כפייתי שיצא משליטה, כנראה אף פעם לא שמע על בעיית האינדוקציה.
ודרך אגב, אי האצה מעבר למהירות האור אינה חוק טבע אלא תוצא של חוק טבע
E=MCC.

04
מנשה

הגדרת חוק מדעי {ח'-לאנגה} היתה נכונה לכל ח' ידוע או עתידי, אילו [1] חוק נגזר מתיאוריה, וגם [2] תיאוריה היתה עונה על כל תנאי ח'-לאנגה {הכרחיות, אוניברסליות, n+1}. אך היות ותיאוריות משתנות עד בלי הכר (תיאורמת-קון), ובכל רגע נתון לא נוכל לדעת בעיקרון שהן אמיתיות (תיאורמת-פופר), נובע בהכרח שההגדרה ח'-לאנגה אינה פירוש אפשרי לחוק מדעי.

05
דן פלד

ההפרדה בין פילוסופים למדענים היא תופעה חדשה לחלוטין. אם הייתה הפרדה ברורה כזו לפני מאה עשרים שנה אז כנראה שלא היית שומע על אדם כמו פרויד או את האנקדוטות המשעשעות של איינשטיין. ברוב ההסטוריה האנושית להיות אדם מלומד
היה להרחיב את תחומי הדעת שלך ולא לצמצם אותם ולהתמקד בתחום צר בלבד.
אני מאמין וגם מקווה שההפרדה הזו תעלם מן העולם במהרה.
Hyvää huomenta
אני במקרה יודע, אבל היום אם יש לך טלפון נייד אתה יכול לאחל בוקר טוב גם בקלינגונית אם אתה רוצה.
ובפינלנד יש קליטה בכל מקום כדי שאנשים לא יאבדו ביער.
למרות שיש לי הרגשה שהמרחק של הכותב מפינלנד גדול יותר מהמרחק שלו מקלינגון. אחרי הכל כמו הכותב גם קלינגון היא תוצר של תרבות אמריקאית.