Rozdíl mezi zákonem a principem ve fyzice

Termíny, které vědci používají k popisu toho, co studují, se mohou zdát svévolné. Může se zdát, že slova, která používají, jsou pouze slovy, která pro ně nemají nic jiného. Ale studium pojmů, které vědci používají k popisu různých jevů, vám umožní lépe pochopit význam, který za nimi stojí.

•••Syed Hussain Ather

Newtonův zákon univerzální gravitace demonstruje univerzalizovatelnou společnou povahu zákonů, které popisují přírodu a vesmír.

Rozdíly mezi terminologií ve smyslu fyzikálního zákona a fyzikálními principy mohou být matoucí.

• Zákony jsou obecná pravidla a ideje, které se řídí podstatou vesmíru, zatímco principy popisují konkrétní jevy, které vyžadují jasnost a vysvětlení. Další pojmy jako věty, teorie a pravidla mohou popsat přírodu a vesmír. Pochopení rozdílů mezi těmito termíny ve fyzice může zlepšit vaši rétoriku a jazyk, když mluvíte o vědě.

A zákon je důležitý pohled na podstatu vesmíru. Zákon lze experimentálně ověřit tím, že se vezmou v úvahu pozorování o vesmíru a zeptá se, jaké obecné pravidlo je řídí. Zákony mohou být jednou sadou kritérií pro popis jevů, jako je Newtonův první zákon (objekt zůstane v klidu nebo pohybovat konstantní rychlostí, pokud na něj nepůsobí vnější síla) nebo jedna rovnice, jako je Newtonův druhý zákon

Zákony jsou odvozeny z mnoha pozorování a zohlednění různých možností konkurenčních hypotéz. Nevysvětlují mechanismus, kterým k jevu dochází, ale spíše popisují tato četná pozorování. Kterýkoli zákon může nejlépe vysvětlit tato empirická pozorování vysvětlením jevů obecným a univerzálním způsobem, je zákon, který vědci přijímají. Zákony jsou aplikovány na všechny objekty bez ohledu na scénář, ale mají smysl pouze v určitých kontextech.

A zásada je pravidlo nebo mechanismus, kterým fungují konkrétní vědecké jevy. Zásady mají obvykle více požadavků nebo kritérií, pokud je lze použít. Obecně vyžadují další vysvětlení, aby se artikulovali, na rozdíl od jediné univerzální rovnice.

Principy mohou také popisovat konkrétní hodnoty a koncepty, jako je entropie nebo Archimédův princip, který spojuje vztlak s hmotností vytlačené vody. Vědci se při stanovení principů obvykle řídí metodou identifikace problému, shromažďováním informací, formováním a testováním hypotéz a vyvozováním závěrů.

Principy mohou být také obecné myšlenky, kterými se řídí disciplíny, jako je teorie buněk, teorie genů, evoluce, homeostáza a zákony termodynamiky, které jsou definicí vědeckého principu v biologie Jsou zapojeni do různých biologických jevů a místo toho, aby poskytli určitý univerzální rys vesmíru, mají podporovat další teorie a výzkum v biologie.

V každodenním životě existují další příklady vědeckých principů. Je nemožné rozlišovat mezi gravitační silou a setrvačnou silou, silou na zrychlení objektu, známou jako princip ekvivalence. Říká vám, že pokud jste ve výtahu ve volném pádu, nebyli byste schopni měřit gravitační síla, protože jste nemohli rozlišovat mezi ní a silou, která vás táhne opačným směrem gravitace.

Newtonův první zákon, že předmět v pohybu zůstane v pohybu, dokud na něj nebude působit vnější síla, znamená objekty, které nemají žádnou čistou sílu (součet všech sil na objekt), nezažijí akcelerace. Buď zůstane v klidu, nebo se bude pohybovat konstantní rychlostí, směrem a rychlostí objektu. Je velmi centrální a společný pro mnoho jevů v tom, jak spojuje pohyb objektu se silami, které na něj působí bez ohledu na to, zda je to nebeské těleso nebo koule spočívající na zemi.

Newtonův druhý zákon, F = ma, umožňuje určit zrychlení nebo hmotnost z této čisté síly pro tyto objekty. Můžete vypočítat čistou sílu způsobenou gravitací padající koule nebo automobilu, který se otáčí. Tento základní rys fyzikálních jevů z něj činí univerzalizovaný zákon.

Newtonův třetí zákon také ilustruje tyto rysy. Newtonův třetí zákon stanoví, že pro každou akci existuje stejná a opačná reakce. Výrok znamená, že v každé interakci existuje dvojice sil působících na dva interagující objekty. Když slunce přitahuje planety k sobě, když obíhají, planety se stáhnou v reakci. Tyto zákony fyziky popisují tyto rysy přírody jako inherentní ve vesmíru.

Heisenbergův princip nejistoty lze popsat jako „nic nemá určitou polohu, určitou trajektorii nebo určitou hybnost“, ale vyžaduje to také další vysvětlení pro jasnost. Když se fyzik Werner Heisenberg pokusil studovat subatomární částice se zvýšenou přesností, zjistil, že je nemožné přesně určit hybnost a polohu částice současně.

Heisenberg použil německé slovo „Ungenauigkeit“, což znamená „nepřesnost“, nikoli „nejistota“, aby popsal tento jev, který bychom nazvali Princip nejistoty. Hybnost, produkt rychlosti a hmotnosti objektu, a poloha jsou vždy vzájemně kompromisní.

Původní německé slovo popisuje jevy přesněji než slovo „nejistota“. Princip neurčitosti přidává nejistotu k pozorováním založeným na nepřesnosti fyzikálních vědeckých měření. Protože tyto principy do značné míry závisí na kontextu a podmínkách principu, podobají se spíše vodícím teoriím používaným k předpovídání vesmírných jevů než zákonům.

Pokud by fyzik studoval pohyb elektronu ve velké krabici, mohla by získat docela přesnou představu o tom, jak bude cestovat skrz krabici. Pokud by ale byla krabička zmenšována a zmenšována tak, že se elektron nemohl pohybovat, věděli bychom více o tom, kde je elektron, ale mnohem méně o tom, jak rychle se pohyboval. U předmětů v našem každodenním životě, jako je jedoucí auto, můžete určit hybnost a polohu, ale stále by existovala velmi malá míra nejistoty u těchto měření, protože nejistoty jsou pro částice mnohem významnější než každodenní předměty.

Zatímco zákony a principy popisují tyto dvě různé myšlenky napříč fyzikou, biologií a dalšími obory, teorie jsou sbírky pojmů, zákonů a myšlenek vysvětlujících pozorování vesmíru. Teorie evoluce a obecná teorie relativity popisují, jak se druhy během generací měnily a jak masivní objekty narušují časoprostor působením gravitace.

•••Syed Hussain Ather

V matematice mohou vědci odkazovat věty, matematická tvrzení, která lze dokázat nebo vyvrátit, a lemmat, méně důležité výsledky se obvykle používají jako kroky k prokázání vět. Pythagorova věta závisí na geometrii pravoúhlého trojúhelníku, aby určila délku jejich stran. To lze dokázat matematicky.

Li X a y jsou libovolná dvě celá čísla taková a = x²- y², b = 2xy, a c = x2 + y2, pak:

1. A² + b² = (x² - y²)² + (2xy)²
2. A² + b² = x⁴ - 2x²y² + x⁴ + 4x²y²
3. A² + b² = x⁴ + 2x²y² + x⁴
4. A² + b² = (x² + y²)²= c²

•••Syed Hussain Ather

Jiné podmínky nemusí být tak jasné. Rozdíl mezi a pravidlo a o principu lze diskutovat, ale pravidla obecně odkazují na to, jak určit správnou odpověď z různých možností. Pravidlo na pravé straně umožňuje fyzikům určit, jak elektrický proud, magnetické pole a magnetická síla závisí na vzájemném směru. Ačkoli je založen na základních zákonech a teoriích elektromagnetismu, je více používán jako obecné „pravidlo“ při řešení rovnic v elektřině a magnetismu.

Zkoumání rétoriky, která stojí za tím, jak vědci komunikují, vám řekne více o tom, co mají na mysli, když popisují vesmír. Pochopení použití těchto výrazů je relevantní pro pochopení jejich skutečného významu.