Filosofia i Ciència

• Postulat: Seria l’equivalent a un axioma, és una afirmació que es considera veritable sense necessitat de demostració. Són suposicions fonamentals que s'utilitzen com a punt de partida per construir teories o models.
Exemples
• Els 6 postulats de la Mecànica Quàntica
• Els 2 postulats de la Relativitat Especial
• El postulat d’equiprobabilitat a priori de Física Estadística

• Principi: Una idea o una regla guia que orienta la comprensió d'un fenomen físic, generalment basada en observacions experimentals, i que no necessàriament necessita tenir una expressió matemàtica. És molt semblant a un postulat, però no és un punt de partida, sinó més aviat una conclusió final que indica un comportament fonamental de la teoria.
Exemples
• Principi d’incertesa de Heisenberg (Mecànica Quàntica)
• Principi d’equivalència (Relativitat General)
• Principi de conservació de l’energia, el moment lineal, el moment angular, la massa o la càrrega elèctrica per un sistema tancat (Mecànica Clàssica i Quàntica)
• Principi d'Arquimedes (Mecànica de Fluids)
• Principi d’exclusió de Pauli (Mecànica Quàntica)

• Hipòtesis: Una suposició inicial que es pren com a punt de partida per al desenvolupament d’una teoria.
Exemples
• Hipòtesis del continu (Física dels Medis Continus)
• Hipòtesis ergòdica (Física Estadística)

• Teoria (científica): Un marc conceptual o model, que intenta explicar i predir alguns dels fenómens que es produeixen a la naturalesa.
Exemples
• Teoria de la Gravitació Universal de Newton
• Teoria de la Termodinàmica
• Teoria de l’Electromagnetisme
• Teoria de la Relativitat General
• Teoria de la Mecànica Quàntica
• Teoria Quàntica de Camps
• Teoria M
Nota
L’afirmació “una teoria científica passa a ser llei quan queda demostrada” no sols és falsa sinó que denota una incomprensió en la terminologia de la filosofia de la ciència.
• Ni una teoria ni una llei son mai absolutes i no poden ser demostrades, només falsades.
• Una teoria és un model, i aquest pot incloure o no incloure en la seva definició postulats, hipòtesis, lleis… és a dir que qualsevol llei científica forma part d’una teoria científica.
• Una teoria científica ha de ser falsable, sinó no és una teoria científica.
• Totes les branques principals de la física són teories científiques.

• Teorema: ???
Exemples
• Teorema del Virial
• Teorema d’equipartició de l’energia

• Llei: Una llei és un terme que s’utilitza principalment per raons històriques, el concepte de llei seria l’equivalent a un teorema o identitat en matemàtiques, però la seva definició difereix entre les diferents ciències naturals. En física una llei és un resultat o conclusió que s’obté d’una teoria havent partit d’uns postulats i hipòtesis. A diferència dels principis, aquesta s’ha de poder expressar matemàticament relacionant diferents variables com a magnituds físiques.
Exemples
• Llei d’Ohm
• Llei de Dalton
• Llei de Snell
• Lleis de Newton
• Lleis de Kepler
• Lleis de la Termodinàmica
• Lleis de Maxwell
• Llei de Coulomb
Nota 1
Una llei no és una veritat fonamental, només és una expressió matemàtica d’un resultat de la teoria, que ha de comprovable experimentalment.
Com a tal, mai serà una representació exacta d’un comportament, sinó una aproximació numèrica d’una relació entre diversos observables mesurats experimentalment.
L’aproximació serà més o menys bona en funció de si ens allunyem poc o molt del règim en el que treballa la teoria (per exemple la Llei d’Ohm només és vàlida per material Òhmics o les Lleis de la Termodinàmica només són vàlides en l’equilibri termodinàmic i en el límit clàssic amb un nombre elevat de partícules).
Nota 2
En l’actualitat (Teoria Quàntica de Camps, Teoria M, Superconductivitat, Sistemes fora de l’equilibri…) pràcticament no es fa servir el terme “llei”. Això és degut a una major comprensió de la terminologia deductiva de la ciència.
Abans s’anomenaven “lleis” a les equacions que governaven el comportament dels planetes, els gasos, els imants o l’electricitat, ja que aquestes tenien l’imperatiu de llei (governaven el seu comportament, no el descrivien, i es complien a tot arreu, per tots els objectes i eternament).
Amb el temps però, i amb el sorgiment de la mecànica quàntica i la relativitat general, cada una d’aquestes lleis ha resultat ser només una aproximació en el límit clàssic que es pot obtenir a través d’una nova teoria, que no és que substitueixi l’anterior, sinó que generalitza i engloba la seva precursora.
I de la mateixa manera que la Mecànica Quàntica pot quedar englobada (de moment encara no del tot) per la Teoria Quàntica de Camps, no tindria sentit anomenar a l’equació de Schrödinger “la llei de Schrödinger” ja que potser no és una relació fonamental de la realitat, sinó una aproximació en un dels límits d’una teoria més completa.
El dilema de si efectivament hi ha o no hi ha unes lleis intrínseques a la naturalesa de la realitat és una pregunta sense resposta que s’aborda des de la filosofia de la ciència, concretament des de la metafísica, i que malgrat la física tingui molt a dir, no es pot caure en l’error històric d’assumir que la resposta és que sí.

Confusió en la nomenclatura: Llei vs Teoria

• Una teoria no es converteix en llei quan aquesta és demostrada.

• Una teoria pot incloure i pot no incloure lleis.

• Ni una teoria ni una llei són mai absolutes

• Una teoria és un model, un marc conceptual que inclou hipòtesis, postulats, lleis…

• La teoria és el tot, una llei és una part d’una teoria.

• Totes les branques principals de la física són teories.

Teories de la física, quina engloba quina