¿Qué es un ley física , a teoría y ¿cuál es la relación entre ellos?
Sé que es una pregunta muy básica, así que cualquier referencia a la epistemología será muy apreciada :)
Dmckee tiene razón (en los comentarios), la distinción entre "teoría" y "derecho" es bastante subjetiva y varía mucho según a quién preguntes y el contexto en que se utilicen. A veces pueden ser casi sinónimos. Te aconsejo que te tomes con humor cualquier información que recibas sobre la diferencia entre estos dos términos (incluido el resto de este post), y que nunca tengas miedo de pedir a alguien que te aclare lo que quiere decir con "teoría" o "ley" si es importante para tu conversación.
La única diferencia que piense en la mayoría de la gente estará de acuerdo en que, para que algo pueda llamarse "ley", debe (o al menos debería) haber pruebas experimentales que la respalden. No existe tal requisito para ser llamada "teoría". Así que es posible que una teoría se "eleve" a ley, una vez que haya suficientes pruebas experimentales que la hagan parecer cierta. Sin embargo, incluso cuando eso ocurre, no significa que la gente vaya a dejar de llamarla teoría; por ejemplo, mucha gente sigue utilizando los términos "teoría de la gravedad" y "teoría de la relatividad" (y muchos otros) a pesar de que ambas teorías han sido confirmadas por muchísimos experimentos y han alcanzado incuestionablemente el estatus de "ley".
Otra diferencia que me parece común es que "ley" suele referirse (aunque no necesariamente siempre) a un único principio, normalmente algo que puede expresarse como una única ecuación o un conjunto de ecuaciones estrechamente relacionadas. Una "teoría" puede ser más amplia. Por ejemplo, cuando alguien dice "ley de la gravedad", probablemente se refiere a la ecuación
$$\mathbf{F} = -\frac{G m_1 m_2}{r^2}\hat{\mathbf{r}}$$
o una ecuación relacionada. Pero generalmente no oigo a la gente utilizar el término "ley de la relatividad", posiblemente porque la relatividad especial implica varias ecuaciones y un conjunto de conceptos relacionados.
A mi entender, las leyes son el "qué" y las teorías el "por qué". La ley de Ohm dice cuál es la relación entre la tensión y la corriente en una resistencia. La teoría de los electrones en los sólidos te dice por qué.
Así pues, las leyes dicen cómo se comportan los sistemas físicos y las teorías dicen por qué lo hacen.
Una ley es un enunciado preciso sobre una relación física, por ejemplo, las leyes de Newton. Una ley es un subconjunto de al menos una teoría, que proporciona un contexto y un marco para la ley, es decir, la Mecánica Clásica, y también puede proporcionar relaciones entre leyes.
Una teoría consistente normalmente tiene un conjunto de axiomas, o suposiciones, y restricciones sobre la situación en la que se sostienen, y cualquier afirmación derivada de éstos puede considerarse leyes.
Se puede preguntar por qué de una ley, y se puede retroceder dentro de la teoría y avanzar y retroceder incluso, entre estos axiomas. Algunos llamarán a este proceso explicación.
Las leyes son los componentes básicos de una teoría. Una teoría es un modelo matemático que reúne una o varias leyes.
Edición: No creo que la respuesta de @Lagerbaer sea correcta. Aquí hay una confusión. "La teoría de los electrones en los sólidos" no son más que un conjunto de leyes más generales. Tomemos por ejemplo la química. Todas las leyes de la química se derivan en principio de leyes más generales y fundamentales de la mecánica cuántica. Las teorías no son más que un conjunto de reglas que relacionan distintas cantidades de un modelo o, en otras palabras, un conjunto de leyes. Estas leyes pueden explicarse en términos de leyes más profundas y fundamentales. No es que la teoría explique ningún "por qué" de sus propias leyes.
Como las respuestas de Lagerbaer y sb1 espectáculo, la respuesta puede parecer bastante contradictoria:
Por un lado, se puede decir que una ley es como un axioma matemático, es decir, el punto de partida para bootstrapping sus teorías. Por otro lado el ejemplo aquí están Las leyes del movimiento de Newton . No hay ninguna explicación de por qué el movimiento debería derivarse siempre de EDOs de segundo orden en el tiempo, y sin embargo esta suposición (en el contexto de la mecánica clásica) ha demostrado ser correcta.
Por otro lado, se puede decir que una ley es un conjunto de ecuaciones (como la ley de Ohms) que pueden explicarse mediante una teoría. Pero como también se puede utilizar la ley de Ohms como axioma, creo que esta última definición es (en mi humilde opinión) menos correcta.
Pero echemos un vistazo a la wikipedia, en concreto http://en.wikipedia.org/wiki/Theorem#Terminology enlaces ley al artículo Leyes de la ciencia empezando por
Las leyes de la ciencia son diversas leyes científicas establecidas, o leyes físicas, como a veces se las denomina, que se consideran hechos universales e invariables del universo físico. Sin embargo, las leyes de la ciencia pueden refutarse si nuevos hechos o pruebas las contradicen. Una "ley" difiere de las hipótesis, teorías, postulados, principios, etc., en que una ley es un enunciado analítico, normalmente con una constante determinada empíricamente. Una teoría puede contener un conjunto de leyes, o una teoría puede estar implícita a partir de una ley determinada empíricamente.
sin mencionar la palabra axioma en ninguna parte. Sin embargo, está el artículo Derecho físico que establece:
Una ley física o ley científica es una generalización científica basada en observaciones empíricas del comportamiento físico (es decir, la ley de la naturaleza). Las leyes de la naturaleza son observables. Las leyes científicas son empíricas y describen patrones observables. Las leyes empíricas suelen ser conclusiones basadas en experimentos científicos repetidos y observaciones sencillas, a lo largo de muchos años, y que han llegado a ser aceptadas universalmente dentro de la comunidad científica. La producción de una descripción resumida de nuestro entorno en forma de tales leyes es un objetivo fundamental de la ciencia. Estos términos no son utilizados de la misma manera por todos los autores. Algunos filósofos, como Norman Swartz, utilizan "ley física" para referirse a lo que otros entienden por "ley natural"/"ley de la naturaleza".
Y más abajo :
Algunos teoremas y axiomas matemáticos se denominan leyes porque proporcionan un fundamento lógico a las leyes empíricas.
Personalmente, prefiero no utilizar la palabra ley en absoluto (me refiero a la física, no te equivoques ;)
@deps_stats: exactamente. Es decir, en expresiones bien establecidas, claro. Pero lo que uno considera una ley y lo que no es demasiado subjetivo, como puedes ver en el ejemplo de la ley de Ohm: los ingenieros eléctricos la consideran una ley, pero un físico de partículas podría considerarla una deducción de la mecánica cuántica....
@TobiasKienzler Así que lo mejor que podemos hacer es de alguna manera siempre referirnos a la teoría de que una "ley" tiene un significado. Por ejemplo usando la mecánica lagrangiana podemos derivar las "leyes de Newton" pero en el contexto de la mecánica newtoniana estas ecuaciones se consideran leyes.
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