Разлика между закона и принципа във физиката

Термините, които учените използват, за да опишат това, което изучават, могат да изглеждат произволни. Може да изглежда така, сякаш думите, които използват, са само думи, които нямат нищо друго за тях. Но изучаването на термините, които учените използват за описване на различни явления, ви позволява да разберете по-добре значението зад тях.

•••Syed Hussain Ather

Законът на Нютон за универсалната гравитация демонстрира универсализиращата се обща природа на законите, които описват природата и Вселената.

Разликите между терминологията по смисъла на физически закон и принципите на физиката могат да объркат.

• Законите са общи правила и идеи, които се придържат към природата на Вселената, докато принципите описват специфични явления, които изискват яснота и обяснение. Други термини като теореми, теории и правила могат да опишат природата и Вселената. Разбирането на разликите между тези термини във физиката може да подобри вашата реторика и език, когато говорите за наука.

A закон е важно прозрение за същността на Вселената. Един закон може да бъде проверен експериментално, като се вземат предвид наблюденията за Вселената и се попита какво общо правило ги управлява. Законите могат да бъдат един набор от критерии за описване на явления като първия закон на Нютон (обектът ще остане в покой или движете се с движение с постоянна скорост, освен ако не се действа от външна сила) или едно уравнение като втория закон на Нютон (F = ma за нетна сила, маса и ускорение).

Законите се извеждат чрез много наблюдения и отчитане на различни възможности на конкуриращи се хипотези. Те не обясняват механизъм, чрез който дадено явление се случва, а по-скоро описват тези многобройни наблюдения. Който закон може най-добре да обясни тези емпирични наблюдения, като обясни явленията по общ, универсален начин, това е законът, който учените приемат. Законите се прилагат към всички обекти, независимо от сценария, но те имат смисъл само в определен контекст.

A принцип е правило или механизъм, по който работят конкретни научни явления. Принципите обикновено имат повече изисквания или критерии, когато могат да бъдат използвани. Те обикновено изискват повече обяснения, за да се формулират, за разлика от едно универсално уравнение.

Принципите могат също да опишат специфични стойности и понятия като ентропия или принцип на Архимед, който свързва плаваемостта с теглото на изместената вода. Обикновено учените следват метод за идентифициране на проблем, събиране на информация, формиране и тестване на хипотези и извеждане на заключения при определяне на принципите.

Принципи могат да бъдат и общи идеи, които управляват дисциплини като клетъчна теория, генна теория, еволюция, хомеостаза и закони на термодинамиката като научно определение в биология Те участват в различни явления в биологията и вместо да предоставят определена, универсална характеристика на Вселената, те са предназначени за по-нататъшни теории и изследвания в биология.

Има и други примери за научни принципи в ежедневието. Невъзможно е да се направи разлика между гравитационната сила и инерционната сила, силата за ускоряване на обект, известна като принцип на еквивалентност. Той ви казва, че ако сте в асансьор при свободно падане, няма да можете да измервате гравитацията сила, защото не сте могли да различите между нея и силата, която ви дърпа в посока, обратна на земно притегляне.

Първият закон на Нютон, че обектът в движение ще остане в движение, докато не бъде повлиян от външна сила, означава обекти, които нямат нетна сила (сумата от всички сили върху даден обект), които няма да изпитат ускорение. Той или ще остане в покой, или ще се движи с постоянна скорост, посока и скорост на обект. Това е много централно и често срещано за много явления в това как той свързва движението на обект със силите, които действат върху него, независимо дали е небесно тяло или топка, почиваща на земята.

Вторият закон на Нютон, F = ma, ви позволява да определите ускорението или масата от тази нетна сила за тези обекти. Можете да изчислите нетната сила поради гравитацията на падаща топка или кола, която прави завой. Тази основна характеристика на физическите явления го прави универсализиран закон.

Третият закон на Нютон илюстрира и тези характеристики. Третият закон на Нютон гласи, че за всяко действие има еднаква и противоположна реакция. Изявлението означава, че във всяко взаимодействие има двойка сили, действащи върху двата взаимодействащи обекта. Когато слънцето придърпва планетите към него, докато те се въртят, планетите се отдръпват в отговор, Тези закони на физиката описват тези характеристики на природата като присъщи във Вселената.

Принципът на несигурността на Хайзенберг може да бъде описан като „нищо няма определена позиция, определена траектория или определен импулс“, но също така изисква допълнителни обяснения за яснота. Когато физикът Вернер Хайзенберг се опита да изучава субатомни частици с повишена точност, той откри, че е невъзможно да се определят точно инерцията и позицията на частицата едновременно.

Хайзенберг използва немската дума "Ungenauigkeit", което означава "неточност", а не "несигурност", за да опише това явление, което бихме нарекли Принцип на несигурност. Импулсът, произведението на скоростта и масата на обекта и позицията винаги са в компромис помежду си.

Оригиналната немска дума описва явленията по-точно, отколкото думата "несигурност". Принципът на несигурност добавя несигурност към наблюденията, базирани на неточността на научните измервания на физика. Тъй като тези принципи зависят силно от контекста и условията на принципа, те са по-скоро като водещи теории, използвани за прогнози за феномените на Вселената, отколкото са законите.

Ако физик изучи движението на електрон в голяма кутия, тя би могла да получи доста точна представа за това как той ще пътува из цялата кутия. Но ако кутията беше направена по-малка и по-малка, така че електронът да не може да се движи, щяхме да знаем повече за това къде е електронът, но да знаем много по-малко за това колко бързо се движеше. За обекти от нашето ежедневие, като движеща се кола, можете да определите инерцията и позицията, но все пак ще има много малко количество несигурност при тези измервания, тъй като несигурностите са много по-значими за частиците, отколкото всеки ден обекти.

Докато законите и принципите описват тези две различни идеи във физиката, биологията и други дисциплини, теории са колекции от концепции, закони и идеи, които обясняват наблюденията на Вселената. Теорията на еволюцията и общата теория на относителността описват как видовете са се променили през поколенията и как масивните обекти изкривяват пространството-времето, съответно чрез гравитацията.

•••Syed Hussain Ather

В математиката изследователите могат да се позовават на теореми, математически твърдения, които могат да бъдат доказани или опровергани, и леми, по-малко важни резултати обикновено се използват като стъпки за доказване на теореми. Питагоровата теорема зависи от геометрията на правоъгълен триъгълник, за да определи дължината на техните страни. Може да се докаже математически.

Ако х и у са произволни две цели числа, така че a = x²- у², b = 2xy, и c = x2 + y2, тогава:

1. а² + b² = (x² - у²)² + (2xy)²
2. а² + b² = х⁴ - 2x²у² + x⁴ + 4x²у²
3. а² + b² = х⁴ + 2x²у² + x⁴
4. а² + b² = (x² + у²)²= c²

•••Syed Hussain Ather

Други условия може да не са толкова ясни. Разликата между a правило и един принцип може да се обсъжда, но правилата обикновено се отнасят до това как да се определи правилният отговор от различни възможности. Правилото отдясно позволява на физиците да определят как електрическият ток, магнитното поле и магнитната сила зависят от посоката един на друг. Въпреки че се основава на фундаментални закони и теории за електромагнетизма, той се използва по-скоро като общо "основно правило" при решаване на уравнения в електричеството и магнетизма.

Разглеждането на реториката зад начина, по който учените комуникират, ви казва повече за това какво имат предвид, когато описват Вселената. Разбирането на използването на тези термини е уместно за разбирането на истинското им значение.