Das
Wesen naturwissenschaftlicher Gesetze
In Erscheinungen der Natur kann man durch Beobachtungen und Experimente
Zusammenhänge zwischen einzelnen Eigenschaften von Körpern, Stoffen
oder Vorgängen erkennen.
Wenn sich Zusammenhänge in der Natur unter bestimmten Bedingungen immer wieder einstellen und für eine ganze Gruppe von Objekten gelten, dann spricht man von gesetzmäßigen Zusammenhängen, Gesetzmäßigkeiten oder Gesetzen.
Gesetze sind für ideale Systeme, wie ideale Gase. In der Realität sind sie jedoch nicht immer erfüllbar.
Allgemein gilt:
Naturgesetze sind allgemeine
und wesentliche Zusammenhänge
in der Natur, die unter bestimmten Bedingungen
stets wirken. Sie bestehen in der Regel aus Bedingungs- und Gesetzesaussagen.
Die Bedingungen, unter denen ein Gesetz gilt, nennt man auch Gültigkeitsbedingungen.
Gesetze sind allerdings nicht immer vollständig durch Bedingungs-
und Gesetzesaussagen beschrieben. Manchmal muss man die Bedingungsaussagen
aus dem Zusammenhang erschließen.
Qualitative und quantitative Gesetzesaussagen
Qualitative Gesetze: Gesetze können
unterschiedlich genau erkannt und in verschiedener Weise formuliert werden.
So gibt es Gesetze, die nur beschreiben, unter welchen Bedingungen eine
bestimmte Erscheinung bzw. ein Zusammenhang in der Natur auftritt. Ein
Beispiel aus der Chemie für ein solches Gesetz, das nur eine qualitative
Gesetzesaussage enthält, ist das Gesetz
der Periodizität:
Die nach steigenden Atommassen geordneten Elemente zeigen eine deutliche
Periodizität ihrer Eigenschaften.
Halbquantitative Gesetze: Es gibt
auch Gesetze, die einen Zusammenhang zwischen Eigenschaften bzw. Größen
in der Tendenz beschreiben. Sie enthalten eine halbquantitative
Gesetzesaussage und werden häufig in der Form "umso ...
je" oder "je ... desto" formuliert. Ein Beispiel ist die
Gesetzesaussage über die Reaktionsfähigkeit von Elementen:
Ein Element ist umso reaktionsfähiger, je energiereicher seine Außenelektronen
sind und je weniger Elektronen abgegeben oder aufgenommen werden müssen,
um den stabilen Edelgaszustand zu erreichen.
Quantitative Gesetze: Bei vielen Gesetzen
in den Naturwissenschaften kann der Zusammenhang zwischen Eigenschaften
bzw. Größen mathematisch exakt beschrieben werden. Sie enthalten
eine quantitative
Gesetzesaussage. Beispiel dafür ist das Gesetz von den konstanten
Proportionen:
Bei chemischen Reaktionen reagieren die Stoffe in konstanten Massenverhältnissen
miteinander:
oder 
Weitere quantitative Gesetze in der Chemie sind 1) das
Gesetz von der Erhaltung der Masse und 2) das Gesetz für ideale Gase:
1) Bei einer chemischen Reaktion ist die Summe der Masse der Ausgangsstoffe
gleich der Summe der Masse der Reaktionsprodukte.
2) p 
V=konst.
Ein Gesetz - unterschiedliche
Formulierungen
Eine quantitative Gesetzesaussage kann in unterschiedlichen Formen, z. B.
in Form einer Gleichung, aber auch in Worten als Proportionalität
oder in einem Diagramm dargestellt werden. Die unterschiedlichen Formulierungsmöglichkeiten
sind nachfolgend am Beispiel des Gesetzes
von den konstanten Proportionen dargestellt.
mit Worten:
Bei chemischen Reaktionen reagieren die Stoffe in festen Massenverhältnissen
miteinander.
als Proportionalität:
als Gleichung:
als Diagramm:
Erfahrungssätze und Erhaltungssätze
Manche Naturgesetze haben sich im Laufe der Entwicklung aus den Erfahrungen
der Menschen über Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen
in der Natur ergeben. Es sind Gesetze, die nicht aus anderen Gesetzen
hergeleitet und nur aus der Erfahrung heraus bestätigt werden.
Beispiele für solche Erfahrungssätze
sind das Gesetz von der Erhaltung der Masse bei chemischen Reaktionen.
Manche Größen haben in einem abgeschlossenen System einen bestimmten,
konstanten Wert. Es sind Erhaltungsgrößen. Die Konstanz einer
Größe in einem abgeschlossenen System wird auch in Form von
Gesetzen formuliert, die man als Erhaltungssätze
oder als Gesetze von der Erhaltung ...
bezeichnet.
Beispiele dafür ist der Energieerhaltungssatz, das Gesetz von der
Erhaltung der Ladung oder das Gesetz von der Erhaltung der Masse.