Tieteellinen laki tarkoittaa empiirisesti havaittua ja matemaattisesti tai sanallisesti esitettyä säännönmukaisuutta, joka ilmaisee, että jokin tietty ilmiö ilmenee tietyllä todennäköisyydellä, kun tietyt ehdot täyttyvät. Tieteelliset lait ovat tieteen vakiintuneita käsityksiä luonnon säännönmukaisuuksista.

Tieteelliset lait ovat tyypillisesti yleistyksiä, jotka perustuvat toistettuihin kokeisiin ja havaintoihin sekä ovat tiedeyhteisön laajasti hyväksymiä. Kaikkeuden toimintaa kuvaavien luonnonlakien muotoilu on eräs tieteen päämääristä.

Lakien keskeisiä ominaisuuksia ovat niiden yleispätevyys, ennustuskyky ja yksinkertaisuus. Usein lait pätevät vain tietyllä sovellusalueella ja toimivat likiarvoina. Lait voidaan osoittaa erityistapauksiksi tai likiarvoiksi tarkemmissa teorioissa. Esimerkiksi klassisen mekaniikan lait eivät päde kaikissa olosuhteissa, mutta toimivat monissa käytännön tilanteissa erittäin tarkasti. Kun nykyinen tilanne tunnetaan, laeilla voidaan tietyssä määrin ennustaa tulevia tapahtumia tai niiden todennäköisyyksiä. Lait esitetään usein, vaikkakaan ei aina, matemaattisessa muodossa, toisin sanoen niillä kuvataan määrällisesti ilmaistavissa olevien asioiden välisiä säännönmukaisuuksia.

Tieteenfilosofiassa on keskusteltu siitä, mikä erottaa tieteelliset lait satunnaisista yleistyksistä. Tieteelliset lait ovat luonteeltaan erilaisia kuin lait oikeudenkäytössä. Ne eivät määrää, miten asioiden tulisi olla, vaan ainoastaan pyrkivät kuvaamaan, miten ne ovat.

Lakien ominaisuuksia

Lakien ominaisuuksiksi on ehdotettu muun muassa seuraavia:

Poikkeuksettomuus oletetulla sovellusalueella ja taustaehtojen vallitessa. Lait ovat empiirisiä yleistyksiä havaintoaineistosta, eikä ole tehty sellaista toistettavissa olevaa havaintoa, joka olisi ristiriidassa lain kanssa sen oletetulla sovellusalueella. Yksinkertaisuus: lait ilmaistaan tyypillisesti yksittäisinä matemaattisina yhtälöinä tai tiiviissä sanallisessa muodossa. Monet keskeiset luonnonlait ovat yhteydessä säilymislakeihin, jotka voidaan usein johtaa luonnon symmetrioista. Monet modernin fysiikan lait voidaan ymmärtää aika-avaruudellisten yhdenmukaisuuksien ja muiden symmetrioiden ilmentyminä.

Laeilla ja tieteellisillä teorioilla on paljon yhtäläisyyksiä. Kummatkin ovat testattavissa empiirisesti; kumpiakin tukee suuri määrä empiiristä aineistoa; ja kummatkin voidaan osoittaa vääriksi havaintoaineiston avulla.

Teoriat ovat malleja, jotka pyrkivät selittämään havaintoja tai havaintosarjoja. Yksinkertaistettuna, siinä missä laki kuvaa että jokin tapahtuu tietyissä olosuhteissa, teoria selittää miksi ja kuinka jokin tapahtuu. Teoriat siis pyrkivät selittämään, kuinka luonto toimii. Teoriat voivat esittää väittämiä siitä, mitkä säännönmukaisuudet ovat lakeja.

Lait ilmaistaan usein täsmällisessä matemaattisessa muodossa, kun taas teoriat voivat olla matemaattisia tai ei-matemaattisia. Ne voivat sisältää sekä matemaattisia että käsitteellisiä osia. Esimerkiksi fysiikassa ja kemiassa on paljon lakeja. Biologiassa elämän monimutkaisuutta on usein hankala kuvata yksinkertaisilla matemaattisilla laeilla.

Lait ja selittäminen

Tieteellisen selittämisen peittävän lain mallissa eli deduktiivis-nomologisessa mallissa laki on keskeinen osa selitystä. Selitettävä tapahtuma pyritään johtamaan jostakin laista ja alkuehdoista.

Eräs lakeihin ja selittämiseen liittyvä ongelma on, miksi lait tarkkaan ottaen selittävät jotain? Yksi vaihtoehto on, että ne ilmaisevat jonkinlaista kausaalista eli syy-seuraussuhteeseen perustuvaa riippuvuutta asioiden välillä. Tällöin kausaalinen suhde ymmärretään lakien ilmentämänä säännönmukaisena riippuvuutena tapahtumien välillä. On myös esitetty, että lait ilmaisevat jonkinlaista luonnossa esiintyvää välttämättömyyttä.

Voidaan kysyä, miten lait (esimerkiksi ”puhdas vesi kiehuu normaalipaineessa noin sadassa celsiusasteessa”) tarkkaan ottaen eroavat pelkästä sattumanvaraisesta yleistyksestä (esimerkiksi ”aina kun käyn Lontoossa, sataa vettä”). Eräs lakien ominaisuus pelkkiin sattumanvaraisiin yleistyksiin verrattuna on se, että lait tukevat kontrafaktuaalisia ehtolauseita (”jos pitäisi paikkansa A, niin pitäisi paikkansa B”). Esimerkiksi jos ensimmäinen esimerkki esitetäänkin muodossa ”jos vesi lämmitettäisiin sataan asteeseen, se alkaisi kiehua”, sen havaitaan pitävän paikkansa. Jos jälkimmäinen esimerkki taas esitetään muodossa ”jos kävisin Lontoossa, sataisi vettä”, se ei pidä paikkaansa lainomaisella tavalla. Lontoossa ei sataisi vettä siksi, että henkilö menee sinne. Kontrafaktuaalisten ehtolauseiden tukeminen on kuitenkin vain eräs lakien ominaisuus, mutta tämä ei vastaa varsinaiseen kysymykseen.

Ratkaisua on etsitty kahdelta taholta. Jotkut filosofit, kuten J. L. Mackie, F. P. Ramsey ja David Lewis, ovat yhtyneet David Humen näkemykseen siitä, että lait vain ilmaisevat kahden asian tapahtuvan säännönmukaisesti yhdessä. Toisin sanoen syysuhdelaissa ei ole kyse mistään asiat yhteen sitovasta ”voimasta”. Eräs tämän lähestymistavan mukainen ratkaisu olisi katsoa lakien vaativan todellista yleisyyttä. Tämän vuoksi yksittäiselle henkilölle sattuvat tapahtumat yhdessä kaupungissa eivät siis muodosta lakia.

Toinen humelaisen lähestymistavan mukainen ratkaisu olisi katsoa, etteivät sattumanvaraiset yleistykset auta ennusteiden tekemisessä. Yleistyksiä ei voida pitää luotettavina ilman kattavaa empiiristä tukea. Kolmas humelaisen lähestymistavan mukainen ratkaisu on katsoa lakien olevan sellaisia tosia yleistyksiä, jotka voidaan sovittaa ihanteelliseen tiedon järjestelmälliseen kokonaisuuteen, ja sattumanvaraisten yleistysten olevan sellaisia tosia yleistyksiä, joita ei voida selittää tällaisessa ideaaliteoriassa.

Toiset filosofit, kuten D. M. Armstrong, Fred Dretske ja Michael Tooley, ovat hylänneet humelaisen lähestymistavan ja katsoneet, että laeilla tulee olla jotain sellaista sisältöä, joka on enemmän kuin pelkkä asioiden säännönmukainen esiintyminen. Eräs ehdotus on, että lait ilmaisevat ominaisuuksien välisiä välttämättömyyksiä. Useiden filosofien mukaan tällaisia välttämättömyyksiä ei voida tuntea kokemuksesta riippumatta, vaan ne havaitaan ilmiöiden käyttäytymisestä.

Lähteet

Suomeksi:

Viitteet

Aiheesta muualla

Luokka:Tieteellinen menetelmä Luokka:Tieteenfilosofia Luokka:16 Tietoteoria, tieteenfilosofia