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Derecho científico

Las leyes científicas o leyes de la ciencia son enunciados, basados ​​en experimentos u observaciones repetidas , que describen o predicen una serie de fenómenos naturales . [ 1...

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Las leyes científicas o leyes de la ciencia son enunciados, basados ​​en experimentos u observaciones repetidas , que describen o predicen una serie de fenómenos naturales . [ 1 ] El término ley tiene diversos usos en muchos casos (aproximado, exacto, amplio o restringido) en todos los campos de las ciencias naturales ( física , química , astronomía , geociencias , biología ). Las leyes se desarrollan a partir de datos y pueden desarrollarse aún más mediante las matemáticas ; en todos los casos se basan directa o indirectamente en evidencia empírica . Generalmente se entiende que reflejan implícitamente, aunque no afirmen explícitamente, relaciones causales fundamentales para la realidad, y que se descubren en lugar de inventarse. [ 2 ]

Las leyes científicas resumen los resultados de experimentos u observaciones, generalmente dentro de un rango de aplicación determinado. En general, la precisión de una ley no cambia cuando se desarrolla una nueva teoría del fenómeno en cuestión, sino más bien su ámbito de aplicación, ya que la formulación matemática que la representa permanece inalterable. Al igual que otros tipos de conocimiento científico, las leyes científicas no expresan certeza absoluta, como sí lo hacen las leyes matemáticas . Una ley científica puede ser refutada, restringida o ampliada por observaciones futuras.

Una ley a menudo puede formularse como una o varias afirmaciones o ecuaciones , de modo que pueda predecir el resultado de un experimento. Las leyes se diferencian de las hipótesis y los postulados , que se proponen durante el proceso científico antes y durante la validación mediante experimentación y observación. Las hipótesis y los postulados no son leyes, ya que no se han verificado en el mismo grado, aunque pueden conducir a la formulación de leyes. Las leyes tienen un alcance más limitado que las teorías científicas , que pueden implicar una o varias leyes. [ 3 ] La ciencia distingue una ley o teoría de los hechos. [ 4 ] Llamar a una ley un hecho es ambiguo , una exageración o una ambigüedad . [ 5 ] La naturaleza de las leyes científicas se ha discutido mucho en filosofía , pero las leyes científicas son conclusiones empíricas alcanzadas por el método científico; no pretenden estar cargadas de compromisos ontológicos ni afirmaciones de absolutos lógicos .

Las ciencias sociales, como la economía, también han intentado formular leyes científicas, aunque estas generalmente tienen mucho menos poder predictivo.

Descripción general

Una ley científica siempre se aplica a un sistema físico bajo condiciones repetidas, e implica que existe una relación causal entre los elementos del sistema. Afirmaciones fácticas y bien confirmadas como «El mercurio es líquido a temperatura y presión estándar» se consideran demasiado específicas para ser consideradas leyes científicas. Un problema central en la filosofía de la ciencia , que se remonta a David Hume , es el de distinguir las relaciones causales (como las implícitas en las leyes) de los principios que surgen por conjunción constante . [ 6 ]

Las leyes se diferencian de las teorías científicas en que no postulan un mecanismo ni una explicación de los fenómenos: son simplemente destilaciones de los resultados de observaciones repetidas. Por lo tanto, la aplicabilidad de una ley se limita a circunstancias similares a las ya observadas, y puede resultar falsa al extrapolarla. La ley de Ohm solo se aplica a redes lineales; la ley de gravitación universal de Newton solo se aplica en campos gravitatorios débiles; las primeras leyes de la aerodinámica , como el principio de Bernoulli , no se aplican en el caso de flujo compresible , como ocurre en el vuelo transónico y supersónico ; la ley de Hooke solo se aplica a deformaciones por debajo del límite elástico ; la ley de Boyle se aplica con total precisión solo al gas ideal, etc. Estas leyes siguen siendo útiles, pero solo bajo las condiciones específicas en las que se aplican.

Muchas leyes adoptan formas matemáticas y, por lo tanto , pueden expresarse como ecuaciones; por ejemplo, la ley de conservación de la energía se puede escribir como ΔE = 0 , donde E es la cantidad total de energía en el universo. De manera similar, la primera ley de la termodinámica se puede escribir como dU = δQ − δW , y la segunda ley de Newton como F = dp / dt . Si bien estas leyes científicas explican lo que perciben nuestros sentidos, siguen siendo empíricas (adquiridas mediante la observación o la experimentación científica) y, por lo tanto , no son como los teoremas matemáticos que pueden demostrarse exclusivamente mediante las matemáticas.

Al igual que las teorías y las hipótesis, las leyes hacen predicciones; específicamente, predicen que las nuevas observaciones se ajustarán a la ley establecida. Las leyes pueden ser refutadas si se encuentran contradictorias con nuevos datos.

Algunas leyes son solo aproximaciones de otras leyes más generales, y son buenas aproximaciones con un dominio de aplicabilidad restringido. Por ejemplo, la dinámica newtoniana (que se basa en las transformaciones galileanas) es el límite de baja velocidad de la relatividad especial (ya que la transformación galileana es la aproximación de baja velocidad a la transformación de Lorentz). De manera similar, la ley de gravitación newtoniana es una aproximación de baja masa de la relatividad general, y la ley de Coulomb es una aproximación a la electrodinámica cuántica a grandes distancias (en comparación con el rango de las interacciones débiles). En tales casos, es común usar las versiones aproximadas y más simples de las leyes, en lugar de las leyes generales más precisas.

Las leyes se someten constantemente a pruebas experimentales con una precisión cada vez mayor, lo cual es uno de los principales objetivos de la ciencia. El hecho de que nunca se haya observado su violación no impide que se las someta a pruebas con mayor exactitud o en nuevas condiciones para confirmar si se mantienen o si se rompen, y qué se puede descubrir en el proceso. Siempre es posible que las leyes se invaliden o se demuestre que tienen limitaciones, mediante evidencia experimental reproducible, si se observan. De hecho, algunas leyes bien establecidas se han invalidado en casos especiales, pero las nuevas formulaciones creadas para explicar las discrepancias generalizan las originales en lugar de refutarlas. Es decir, se ha descubierto que las leyes invalidadas son solo aproximaciones cercanas, a las que se deben agregar otros términos o factores para abarcar condiciones previamente no consideradas, como escalas de tiempo o espacio muy grandes o muy pequeñas, velocidades o masas enormes, etc. En lugar de considerarlas un conocimiento inmutable, las leyes físicas se entienden mejor como una serie de generalizaciones cada vez más precisas y en constante mejora.

Propiedades

Las leyes científicas suelen ser conclusiones basadas en experimentos y observaciones científicas repetidas a lo largo de muchos años, y que han sido universalmente aceptadas dentro de la comunidad científica . Una ley científica es « inferida de hechos particulares, aplicable a un grupo o clase definidos de fenómenos , y expresable mediante la afirmación de que un fenómeno particular siempre ocurre si se dan ciertas condiciones». [ 7 ] La elaboración de una descripción resumida de nuestro entorno en forma de tales leyes es un objetivo fundamental de la ciencia .

Se han identificado varias propiedades generales de las leyes científicas, en particular cuando se hace referencia a las leyes de la física . Las leyes científicas son:

  • Cierto, al menos dentro de su marco de validez. Por definición, nunca ha habido observaciones contradictorias repetibles.
  • Universales. Parecen aplicarse en todas partes del universo. [ 8 ] : 82
  • Sencillo. Normalmente se expresan mediante una única ecuación matemática.
  • Absoluto. Nada en el universo parece afectarles. [ 8 ] : 82
  • Estables. Sin cambios desde su primer descubrimiento (aunque se haya demostrado que son aproximaciones de leyes más precisas).
  • Absolutamente abarcan todo. Aparentemente, todo en el universo debe cumplir con ellas (según las observaciones).
  • Generalmente conservador en cuanto a la cantidad. [ 9 ] : 59
  • A menudo son expresiones de homogeneidades ( simetrías ) existentes del espacio y el tiempo. [ 9 ]
  • Típicamente, teóricamente reversible en el tiempo (si no es cuántico ), aunque el tiempo en sí mismo es irreversible . [ 9 ]
  • Amplio. En física, las leyes se refieren exclusivamente al amplio dominio de la materia, el movimiento, la energía y la fuerza misma, en lugar de a sistemas más específicos del universo, como los sistemas vivos , por ejemplo, la mecánica del cuerpo humano . [ 10 ]

El término «ley científica» se asocia tradicionalmente con las ciencias naturales , aunque las ciencias sociales también contienen leyes. [ 11 ] Por ejemplo, la ley de Zipf es una ley de las ciencias sociales basada en la estadística matemática . En estos casos, las leyes pueden describir tendencias generales o comportamientos esperados en lugar de ser absolutas.

En ciencias naturales, las afirmaciones de imposibilidad suelen aceptarse como abrumadoramente probables, en lugar de considerarse probadas hasta el punto de ser irrefutables. Esta fuerte aceptación se basa en una amplia evidencia de que algo no ocurre, junto con una teoría subyacente , muy eficaz en la predicción, cuyas premisas conducen lógicamente a la conclusión de que algo es imposible. Si bien una afirmación de imposibilidad en ciencias naturales nunca puede probarse de forma absoluta, podría refutarse mediante la observación de un único contraejemplo . Dicho contraejemplo requeriría que se reexaminaran las premisas subyacentes a la teoría que implica la imposibilidad.

Algunos ejemplos de imposibilidades ampliamente aceptadas en física son las máquinas de movimiento perpetuo , que violan la ley de conservación de la energía ; superar la velocidad de la luz , lo que viola las implicaciones de la relatividad especial ; el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica , que afirma la imposibilidad de conocer simultáneamente la posición y el momento de una partícula; y el teorema de Bell : ninguna teoría física de variables ocultas locales puede reproducir jamás todas las predicciones de la mecánica cuántica.

Las leyes como consecuencias de las simetrías matemáticas

Algunas leyes reflejan simetrías matemáticas presentes en la naturaleza (por ejemplo, el principio de exclusión de Pauli refleja la identidad de los electrones, las leyes de conservación reflejan la homogeneidad del espacio y el tiempo, y las transformaciones de Lorentz reflejan la simetría rotacional del espaciotiempo ). Muchas leyes físicas fundamentales son consecuencias matemáticas de diversas simetrías del espacio, el tiempo u otros aspectos de la naturaleza. En concreto, el teorema de Noether relaciona algunas leyes de conservación con ciertas simetrías. Por ejemplo, la conservación de la energía es consecuencia de la simetría de traslación del tiempo (ningún instante es diferente de otro), mientras que la conservación del momento es consecuencia de la simetría (homogeneidad) del espacio (ningún lugar en el espacio es especial o diferente de otro). La indistinguibilidad de todas las partículas de cada tipo fundamental (por ejemplo, electrones o fotones) da lugar a las estadísticas cuánticas de Dirac y Bose , que a su vez dan lugar al principio de exclusión de Pauli para los fermiones y a la condensación de Bose-Einstein para los bosones . La relatividad especial utiliza la rapidez para expresar el movimiento según las simetrías de la rotación hiperbólica , una transformación que mezcla espacio y tiempo. La simetría entre la masa inercial y la gravitacional da como resultado la relatividad general .

La ley del cuadrado inverso de las interacciones mediadas por bosones sin masa es la consecuencia matemática de la tridimensionalidad del espacio .

Una estrategia en la búsqueda de las leyes más fundamentales de la naturaleza consiste en buscar el grupo de simetría matemática más general que pueda aplicarse a las interacciones fundamentales.

Leyes de la física

leyes de conservación

Conservación y simetría

Las leyes de conservación son leyes fundamentales que se derivan de la homogeneidad del espacio, el tiempo y la fase , en otras palabras, de la simetría .

Continuidad y transferencia

Las leyes de conservación se pueden expresar utilizando la ecuación general de continuidad (para una cantidad conservada) que se puede escribir en forma diferencial como:

∂ρ∂t=−∇⋅J{\displaystyle {\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-\nabla \cdot \mathbf {J} }

donde ρ es una cantidad por unidad de volumen, J es el flujo de esa cantidad (cambio en la cantidad por unidad de tiempo por unidad de área). Intuitivamente, la divergencia (denotada por ∇⋅) de un campo vectorial es una medida del flujo que diverge radialmente hacia afuera desde un punto, por lo que el negativo es la cantidad que se acumula en un punto; por lo tanto, la tasa de cambio de densidad en una región del espacio debe ser la cantidad de flujo que sale o se recoge en alguna región (véase el artículo principal para más detalles). En la tabla siguiente, se recopilan los flujos de diversas magnitudes físicas en el transporte, y sus ecuaciones de continuidad asociadas, para su comparación.

Ecuaciones más generales son la ecuación de convección-difusión y la ecuación de transporte de Boltzmann , que tienen su origen en la ecuación de continuidad.

Leyes de la mecánica clásica

Principio de mínima acción

La mecánica clásica, incluyendo las leyes de Newton , las ecuaciones de Lagrange , las ecuaciones de Hamilton , etc., se puede derivar del siguiente principio:

δS=δ∫t1t2L(q,q˙,t)dt=0{\displaystyle \delta {\mathcal {S}}=\delta \int _{t_{1}}^{t_{2}}L(\mathbf {q} ,\mathbf {\dot {q}} ,t)\,dt=0}

dóndeS{\displaystyle {\mathcal {S}}}es la acción ; la integral del lagrangiano

L(q,q˙,t)=T(q˙,t)−V(q,q˙,t){\displaystyle L(\mathbf {q} ,\mathbf {\dot {q}} ,t)=T(\mathbf {\dot {q}} ,t)-V(\mathbf {q} ,\mathbf {\dot {q}} ,t)}

del sistema físico entre dos instantes t 1 y t 2 . La energía cinética del sistema es T (una función de la tasa de cambio de la configuración del sistema), y la energía potencial es V (una función de la configuración y su tasa de cambio). La configuración de un sistema que tiene N grados de libertad se define mediante coordenadas generalizadas q = ( q 1 , q 2 , ... q N ).

Hay momentos generalizados conjugados a estas coordenadas, p = ( p 1 , p 2 , ..., p N ), donde:

pagi=∂L∂q˙i{\displaystyle p_{i}={\frac {\partial L}{\partial {\dot {q}}_{i}}}}

Tanto la acción como el lagrangiano contienen la dinámica del sistema para todo tiempo. El término "trayectoria" simplemente se refiere a una curva trazada por el sistema en términos de las coordenadas generalizadas en el espacio de configuración , es decir, la curva q ( t ), parametrizada por el tiempo (véase también Ecuación paramétrica ).

La acción es un funcional más que una función , puesto que depende del lagrangiano, y el lagrangiano depende de la trayectoria q ( t ), por lo que la acción depende de la "forma" completa de la trayectoria para todos los instantes (en el intervalo de tiempo de t₁ a t₂ ) . Entre dos instantes de tiempo, existen infinitas trayectorias, pero aquella para la cual la acción es estacionaria (de primer orden) es la trayectoria verdadera. Se requiere el valor estacionario para todo el continuo de valores lagrangianos correspondientes a alguna trayectoria, no solo un valor del lagrangiano (en otras palabras, no es tan simple como "derivar una función e igualarla a cero, luego resolver las ecuaciones para encontrar los puntos de máximos y mínimos, etc.", sino que esta idea se aplica a la "forma" completa de la función; véase el cálculo de variaciones para más detalles sobre este procedimiento). [ 12 ]

Nótese que L no es la energía total E del sistema debido a la diferencia, en lugar de la suma:

mi=T+V{\displaystyle E=T+V}

A continuación se resumen, en orden cronológico, los siguientes enfoques generales de la mecánica clásica [ 13 ] [ 14 ] . Son formulaciones equivalentes. La ecuación de Newton se usa comúnmente por su simplicidad, pero las ecuaciones de Hamilton y Lagrange son más generales y, con las modificaciones adecuadas, pueden extenderse a otras ramas de la física.

A partir de lo anterior, se puede derivar cualquier ecuación de movimiento en mecánica clásica.

Corolarios en mecánica :

Corolarios en mecánica de fluidos :

Las ecuaciones que describen el flujo de fluidos en diversas situaciones pueden derivarse utilizando las ecuaciones clásicas del movimiento mencionadas anteriormente y, a menudo, los principios de conservación de la masa, la energía y el momento. A continuación se presentan algunos ejemplos elementales.

Leyes de gravitación y relatividad

Algunas de las leyes más famosas de la naturaleza se encuentran en las teorías de la mecánica (ahora) clásica de Isaac Newton , presentadas en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , y en la teoría de la relatividad de Albert Einstein .

Leyes modernas

relatividad especial :

Los dos postulados de la relatividad especial no son "leyes" en sí mismas, sino suposiciones sobre su naturaleza en términos de movimiento relativo .

Se pueden enunciar como "las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales " y "la velocidad de la luz es constante y tiene el mismo valor en todos los sistemas de referencia inerciales".

Dichos postulados conducen a las transformaciones de Lorentz , la ley de transformación entre dos sistemas de referencia que se mueven uno respecto al otro. Para cualquier vector de cuatro dimensiones

A′=ΛA{\displaystyle A'=\Lambda A}

Esto reemplaza la ley de transformación galileana de la mecánica clásica. Las transformaciones de Lorentz se reducen a las transformaciones galileanas para velocidades bajas mucho menores que la velocidad de la luz c .

Las magnitudes de los cuadrivectores son invariantes, no "conservadas", sino las mismas para todos los sistemas de referencia inerciales (es decir, cada observador en un sistema de referencia inercial estará de acuerdo en el mismo valor), en particular si A es el cuadrimomento , la magnitud puede derivar la famosa ecuación invariante para la conservación de la masa-energía y el momento (véase masa invariante ):

mi2=(pagdo)2+(metrodo2)2{\displaystyle E^{2}=(pc)^{2}+(mc^{2})^{2}}

en el que la equivalencia masa-energía (más famosa) E = mc² es un caso especial.

Relatividad general :

La relatividad general se rige por las ecuaciones de campo de Einstein , que describen la curvatura del espacio-tiempo debida a la masa-energía equivalente al campo gravitatorio. Al resolver la ecuación para la geometría del espacio deformado por la distribución de masa, se obtiene el tensor métrico . Mediante la ecuación geodésica, se puede calcular el movimiento de las masas que caen a lo largo de las geodésicas.

Gravitoelectromagnetismo :

En un espaciotiempo relativamente plano debido a campos gravitatorios débiles, se pueden encontrar análogos gravitatorios de las ecuaciones de Maxwell; las ecuaciones GEM , que describen un campo gravitomagnético análogo . Están bien establecidas por la teoría y las pruebas experimentales constituyen la base de la investigación actual. [ 15 ]

Leyes clásicas

Las leyes de Kepler, aunque fueron descubiertas originalmente a partir de observaciones planetarias (también gracias a Tycho Brahe ), son válidas para cualquier fuerza central . [ 16 ]

Termodinámica

ahora mejoradas por otras ecuaciones de estado

Electromagnetismo

Las ecuaciones de Maxwell describen la evolución temporal de los campos eléctricos y magnéticos debido a la distribución de cargas y corrientes eléctricas . Dados estos campos, la ley de Lorentz representa la ecuación de movimiento de las cargas en ellos.

Estas ecuaciones pueden modificarse para incluir monopolos magnéticos y son consistentes con nuestras observaciones de la existencia o inexistencia de monopolos; si no existen, las ecuaciones generalizadas se reducen a las anteriores; si existen, las ecuaciones se vuelven completamente simétricas con respecto a las cargas y corrientes eléctricas y magnéticas. De hecho, existe una transformación de dualidad en la que las cargas eléctricas y magnéticas pueden "rotarse unas dentro de otras" y aún así satisfacer las ecuaciones de Maxwell.

Leyes anteriores a Maxwell :

Estas leyes se descubrieron antes de la formulación de las ecuaciones de Maxwell. No son fundamentales, ya que pueden derivarse de dichas ecuaciones. La ley de Coulomb se puede obtener a partir de la ley de Gauss (en su forma electrostática) y la ley de Biot-Savart se puede deducir de la ley de Ampère (en su forma magnetostática). La ley de Lenz y la ley de Faraday pueden incorporarse a la ecuación de Maxwell-Faraday. No obstante, siguen siendo muy útiles para cálculos sencillos.

Otras leyes :

Fotónica

Clásicamente, la óptica se basa en un principio variacional : la luz viaja de un punto del espacio a otro en el menor tiempo posible.

En óptica geométrica, las leyes se basan en aproximaciones de la geometría euclidiana (como la aproximación paraxial ).

En óptica física , las leyes se basan en las propiedades físicas de los materiales.

En realidad, las propiedades ópticas de la materia son significativamente más complejas y requieren de la mecánica cuántica.

Leyes de la mecánica cuántica

La mecánica cuántica tiene sus raíces en postulados . Esto conduce a resultados que no suelen denominarse "leyes", pero que tienen el mismo estatus, ya que toda la mecánica cuántica se deriva de ellos. Estos postulados pueden resumirse de la siguiente manera:

  • El estado de un sistema físico, ya sea una partícula o un sistema de muchas partículas, se describe mediante una función de onda .
  • Cada magnitud física se describe mediante un operador que actúa sobre el sistema; la magnitud medida tiene una naturaleza probabilística .
  • La función de onda obedece la ecuación de Schrödinger . Resolver esta ecuación de onda predice la evolución temporal del comportamiento del sistema, de forma análoga a resolver las leyes de Newton en la mecánica clásica.
  • Dos partículas idénticas , como dos electrones, no se pueden distinguir entre sí de ninguna manera. Los sistemas físicos se clasifican según sus propiedades de simetría.

Estos postulados, a su vez, implican muchos otros fenómenos, por ejemplo, los principios de incertidumbre y el principio de exclusión de Pauli .

Leyes de radiación

Aplicando el electromagnetismo, la termodinámica y la mecánica cuántica a los átomos y las moléculas, algunas leyes de la radiación electromagnética y la luz son las siguientes.

Leyes de la química

Las leyes químicas son aquellas leyes de la naturaleza relevantes para la química . Históricamente, las observaciones dieron lugar a muchas leyes empíricas, aunque ahora se sabe que la química tiene sus fundamentos en la mecánica cuántica .

Análisis cuantitativo :

El concepto fundamental en química es la ley de conservación de la masa , que establece que no hay cambios detectables en la cantidad de materia durante una reacción química ordinaria . La física moderna demuestra que, en realidad, lo que se conserva es la energía , y que la energía y la masa están relacionadas ; un concepto que cobra importancia en la química nuclear . La conservación de la energía conduce a conceptos importantes como el equilibrio , la termodinámica y la cinética .

Otras leyes de la química desarrollan la ley de conservación de la masa. La ley de composición definida de Joseph Proust establece que las sustancias químicas puras están compuestas de elementos en una fórmula definida; ahora sabemos que la disposición estructural de estos elementos también es importante.

La ley de proporciones múltiples de Dalton establece que estas sustancias químicas se presentarán en proporciones que son números enteros pequeños; aunque en muchos sistemas (especialmente en biomacromoléculas y minerales ) las proporciones tienden a requerir números grandes y con frecuencia se representan como una fracción.

La ley de composición definida y la ley de proporciones múltiples son las dos primeras de las tres leyes de la estequiometría , que establecen las proporciones en las que los elementos químicos se combinan para formar compuestos químicos. La tercera ley de la estequiometría es la ley de proporciones recíprocas , que proporciona la base para establecer pesos equivalentes para cada elemento químico. Estos pesos equivalentes elementales se pueden utilizar para derivar los pesos atómicos de cada elemento.

Las leyes más modernas de la química definen la relación entre la energía y sus transformaciones.

Cinética y equilibrios de reacción :

  • En equilibrio, las moléculas existen en una mezcla definida por las transformaciones posibles en la escala temporal del equilibrio, y se encuentran en una proporción determinada por la energía intrínseca de las moléculas: cuanto menor sea la energía intrínseca, más abundante será la molécula. El principio de Le Chatelier establece que el sistema se opone a los cambios en las condiciones respecto a los estados de equilibrio; es decir, existe una resistencia a modificar el estado de una reacción en equilibrio.
  • La transformación de una estructura en otra requiere un aporte de energía para superar una barrera energética; esta energía puede provenir de la energía intrínseca de las propias moléculas o de una fuente externa que, por lo general, acelera las transformaciones. Cuanto mayor sea la barrera energética, más lenta será la transformación.
  • Existe una estructura intermedia hipotética, o de transición , que corresponde a la estructura en la cima de la barrera de energía. El postulado de Hammond-Leffler establece que esta estructura se asemeja más al producto o material de partida cuya energía intrínseca es la más cercana a la de la barrera de energía. Estabilizar esta estructura intermedia hipotética mediante interacción química es una forma de lograr la catálisis .
  • Todos los procesos químicos son reversibles (ley de reversibilidad microscópica ), aunque algunos procesos tienen tal sesgo energético que son esencialmente irreversibles.
  • La velocidad de reacción tiene un parámetro matemático conocido como constante de velocidad . La ecuación de Arrhenius describe la dependencia de la constante de velocidad con la temperatura y la energía de activación , una ley empírica.

Termoquímica :

Leyes de los gases :

Transporte químico :

Leyes de la biología

Ecología

Genética

Selección natural

La cuestión de si la selección natural es o no una "ley de la naturaleza" es controvertida entre los biólogos. [ 17 ] [ 18 ] Henry Byerly , filósofo estadounidense conocido por su trabajo sobre la teoría evolutiva, abordó el problema de interpretar un principio de selección natural como una ley. Sugirió una formulación de la selección natural como un principio marco que puede contribuir a una mejor comprensión de la teoría evolutiva. [ 18 ] Su enfoque fue expresar la aptitud relativa , la propensión de un genotipo a aumentar en representación proporcional en un entorno competitivo, como una función de la adaptabilidad (diseño adaptativo) del organismo.

Leyes de las ciencias de la Tierra

Geografía

Geología

Otros campos

Algunos teoremas y axiomas matemáticos se denominan leyes porque proporcionan una base lógica a las leyes empíricas.

Otros ejemplos de fenómenos observados que a veces se describen como leyes incluyen la ley de Titius-Bode sobre las posiciones planetarias, la ley de Zipf sobre la lingüística y la ley de Moore sobre el crecimiento tecnológico. Muchas de estas leyes se enmarcan dentro del ámbito de la ciencia incómoda . Otras leyes son pragmáticas y observacionales, como la ley de las consecuencias no deseadas . Por analogía, a los principios de otros campos de estudio se les suele denominar "leyes". Entre ellos se encuentran la navaja de Occam como principio filosófico y el principio de Pareto en economía.

Historia

La observación y detección de regularidades subyacentes en la naturaleza se remontan a la prehistoria ; el reconocimiento de las relaciones de causa y efecto implica el reconocimiento de la existencia de leyes naturales. Sin embargo, el reconocimiento de tales regularidades como leyes científicas independientes se vio limitado por su vinculación con el animismo y por la atribución de muchos efectos que no tienen causas evidentes —como los fenómenos físicos— a las acciones de dioses , espíritus, seres sobrenaturales , etc. La observación y la especulación sobre la naturaleza estaban íntimamente ligadas a la metafísica y la moral.

En Europa, la teorización sistemática sobre la naturaleza ( physis ) comenzó con los primeros filósofos y científicos griegos y continuó durante los períodos helenístico e imperial romano , épocas en las que la influencia intelectual del derecho romano se volvió cada vez más primordial.

La fórmula «ley de la naturaleza» aparece por primera vez como una «metáfora viva» favorecida por los poetas latinos Lucrecio , Virgilio , Ovidio y Manilio , adquiriendo con el tiempo una sólida presencia teórica en los tratados en prosa de Séneca y Plinio . ¿Por qué este origen romano? Según la persuasiva narrativa del historiador y clasicista Daryn Lehoux, [ 19 ] la idea fue posible gracias al papel fundamental del derecho codificado y la argumentación forense en la vida y la cultura romanas. Para los romanos... el lugar por excelencia donde convergen la ética, el derecho, la naturaleza, la religión y la política es el tribunal . Cuando leemos las Cuestiones Naturales de Séneca y observamos una y otra vez cómo aplica los estándares de evidencia, evaluación de testigos, argumentación y prueba, podemos reconocer que estamos leyendo a uno de los grandes retóricos romanos de la época, completamente inmerso en el método forense. Y no solo Séneca. Los modelos jurídicos del juicio científico aparecen por doquier y, por ejemplo, resultan igualmente integrales al enfoque de Ptolomeo sobre la verificación, donde a la mente se le asigna el papel de magistrado, a los sentidos el de revelación de pruebas y a la razón dialéctica el de la ley misma. [ 20 ]

La formulación precisa de lo que hoy se reconoce como enunciados modernos y válidos de las leyes de la naturaleza data del siglo XVII en Europa, con el inicio de la experimentación rigurosa y el desarrollo de formas avanzadas de matemáticas. Durante este período, filósofos naturales como Isaac Newton (1642-1727) estuvieron influenciados por una visión religiosa —derivada de los conceptos medievales de la ley divina— que sostenía que Dios había instituido leyes físicas absolutas, universales e inmutables. [ 21 ] [ 22 ] En el capítulo 7 de El Mundo , René Descartes (1596-1650) describió la «naturaleza» como la materia misma, inmutable tal como fue creada por Dios, por lo que los cambios en las partes «deben atribuirse a la naturaleza. A las reglas según las cuales se producen estos cambios las llamo “leyes de la naturaleza”». [ 23 ] El método científico moderno que se configuró en esta época (con Francis Bacon (1561–1626) y Galileo (1564–1642)) contribuyó a una tendencia a separar la ciencia de la teología , con una mínima especulación sobre metafísica y ética. ( La ley natural en el sentido político, concebida como universal (es decir, desvinculada de la religión sectaria y de las circunstancias del lugar), también fue elaborada en este período por eruditos como Grocio (1583–1645), Spinoza (1632–1677) y Hobbes (1588–1679)).

La distinción entre derecho natural en el sentido político-legal y derecho de la naturaleza o derecho físico en el sentido científico es moderna, ya que ambos conceptos derivan igualmente de physis , la palabra griega (traducida al latín como natura ) para naturaleza . [ 24 ]

Véase también

Referencias

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  16. ↑ Kibble, TWB (1973). Mecánica clásica . Física europea. Londres; Nueva York: McGraw Hill. ISBN 0-07-084018-0.
  17. ↑ Reed ES: La legalidad de la selección natural. Am Nat. 1981; 118(1): 61–71.
  18. 1 2 Byerly HC: La selección natural como ley: Principios y procesos. Am Nat. 1983; 121(5): 739–745.
  19. ↑ en Daryn Lehoux, ¿Qué sabían los romanos? Una investigación sobre la ciencia y la creación del mundo (Chicago: University of Chicago Press, 2012), reseñado por David Sedley, "Cuando la naturaleza obtuvo sus leyes", Times Literary Supplement (12 de octubre de 2012).
  20. ↑ Sedley, "Cuando la naturaleza obtuvo sus leyes", Times Literary Supplement (12 de octubre de 2012).
  21. ↑ Davies, Paul (24 de noviembre de 2007). "Aceptando la ciencia por fe" . The New York Times . ISSN 0362-4331 . Consultado el 7 de octubre de 2016. Isaac Newton obtuvo por primera vez la idea de leyes absolutas, universales, perfectas e inmutables de la doctrina cristiana de que Dios creó el mundo y lo ordenó de manera racional. 
  22. ↑ Harrison, Peter (8 de mayo de 2012). "El cristianismo y el auge de la ciencia occidental" . ABC . Personas como Galileo, Johannes Kepler, René Descartes e Isaac Newton estaban convencidas de que las verdades matemáticas no eran producto de la mente humana, sino de la mente divina. Dios era la fuente de las relaciones matemáticas que se evidenciaban en las nuevas leyes del universo.
  23. ↑ "Revolución cosmológica V: Descartes y Newton" . bertie.ccsu.edu . Consultado el 17 de noviembre de 2016 .
  24. ↑ Algunos filósofos modernos, como Norman Swartz , utilizan el término «ley física» para referirse a las leyes de la naturaleza tal como son en realidad y no como las infieren los científicos. Véase Norman Swartz, El concepto de ley física (Nueva York: Cambridge University Press), 1985. Segunda edición disponible en línea..

Lecturas adicionales

  • Barrow, John D. (1992). Teorías del todo: La búsqueda de las explicaciones definitivas . Ballantine Books. ISBN 0-449-90738-4.
  • Dilworth, Craig (2007). «Apéndice IV. Sobre la naturaleza de las leyes y teorías científicas». Progreso científico  : un estudio sobre la naturaleza de la relación entre sucesivas teorías científicas (4.ª  ed.). Dordrecht: Springer Verlag. ISBN 978-1-4020-6353-4.
  • Francisco Bacon (1620). Novum Organum .
  • Hanzel, Igor (1999). El concepto de ley científica en la filosofía de la ciencia y la epistemología  : un estudio de la razón teórica . Dordrecht [ua]: Kluwer. ISBN 978-0-7923-5852-7.
  • Lehoux, Daryn (28 de febrero de 2012). ¿Qué sabían los romanos? Una investigación sobre la ciencia y la construcción del mundo . Chicago, Illinois: University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-47114-3.
  • Nagel, Ernest (1984). «5. Leyes y teorías experimentales». La estructura de los problemas científicos en la lógica de la explicación científica (2.ª  ed.). Indianápolis: Hackett. ISBN 978-0-915144-71-6.
  • R. Penrose (2007). El camino a la realidad . Vintage books. ISBN 978-0-679-77631-4.
  • Swartz, Norman (20 de febrero de 2009). "Leyes de la naturaleza" . Enciclopedia de filosofía en Internet . Recuperado el 7 de mayo de 2012 .