자연법칙(自然法則)은 경험적 관찰에 기초한 과학적 일반화로, 자연 현상의 범위를 설명하거나 예측하는 진술을 의미한다. 영어로는 "law of nature" 또는 "physical law"라고 하며, 물리 법칙(物理法則)이라고도 불린다.
개념 정의
자연법칙은 반복적인 실험이나 관찰에 기반하여 자연 세계의 특정 측면을 기술하는 진술이다. 과학적 실험을 통해 확인된 가설 또는 그 결론에 해당하며, 자연을 요약하여 묘사하는 것이 과학의 근본 목적 중 하나로 간주된다. 자연법칙은 법전이나 종교적인 법과는 구별되며, 법철학에서의 자연법(自然法, natural law) 개념과도 혼동하지 말아야 한다.
특성
자연법칙은 데이터를 바탕으로 수립되며, 수학을 통해 더욱 발전시킬 수 있다. 모든 경우에 경험적 증거에 직접적이거나 간접적으로 근거한다. 일반적으로 현실에서 근본적인 인과관계를 명시적으로 주장하지는 않지만, 암묵적으로 이를 반영하며 발명하기보다는 발견하는 것으로 이해된다.
자연법칙은 통상적으로 특정 적용 범위 내의 실험 또는 관찰 결과를 요약한다. 다른 종류의 과학 지식과 마찬가지로 자연법칙은 절대적인 확실성을 갖지 않으며, 미래의 관찰에 의해 법칙이 모순되거나 제한되거나 확장되는 것이 언제나 가능하다. 법칙은 대개 하나 또는 여러 문장이나 공식으로 공식화될 수 있어, 실험 결과를 예측하는 데 사용된다.
용어의 사용 범위
법칙(law)이라는 용어는 자연 과학(물리학, 화학, 생물학, 지질학, 천문학 등)의 모든 분야에 걸쳐 다양한 경우에서 사용된다. 대표적인 예로 뉴턴의 운동 법칙, 만유인력의 법칙, 열역학 법칙, 전자기 법칙, 케플러의 행성 운동 법칙, 가우스 법칙, 하디-바인베르크의 법칙 등이 있다. 경우에 따라 "원리(principle)"와 혼용되기도 하나, 원리는 사실과 직접적으로 관련이 없는 반면 법칙은 관찰된 현상에 대한 규칙성을 일반화한 것이라는 차이가 있다.
역사적 배경
17세기 서구에서 탄생한 근대 과학은 아리스토텔레스 이래의 목적론적 세계관에 맞선 기계론적 세계관을 기반으로, 관찰과 구별된 실험에 의해 자연 현상을 수학적으로 파악하여 법칙을 정립하는 것을 목적으로 하였다. 근대과학의 중심 개념으로서 자연법칙은 F. 베이컨과 데카르트에 의해 명시되었으며, 갈릴레이의 낙체법칙과 케플러의 행성 운동 법칙을 거쳐 뉴턴이 지상의 운동과 천상의 운동을 운동 법칙과 만유인력의 법칙으로 통합하면서 확립되었다.
자연법칙의 본성에 관한 철학적 견해
자연법칙의 본성에 대해서는 크게 두 가지 주류 견해가 있다. 하나는 규칙성 이론으로, 법칙이 기본적으로 참된 보편 진술이라고 보는 입장이다. 다른 하나는 필연성 이론으로, 법칙이 단순한 규칙성 이상의 필연적 관계를 내포한다고 본다.
