Διαφορά μεταξύ νόμου και αρχής στη Φυσική

Οι όροι που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να περιγράψουν αυτό που μελετούν μπορεί να φαίνεται αυθαίρετο. Μπορεί να φαίνεται σαν οι λέξεις που χρησιμοποιούν είναι μόνο λέξεις με τίποτα άλλο. Ωστόσο, μελετώντας τους όρους που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να περιγράψουν διάφορα φαινόμενα, μπορείτε να κατανοήσετε καλύτερα το νόημα που κρύβεται πίσω από αυτά.

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Ο νόμος της καθολικής βαρύτητας του Νεύτωνα καταδεικνύει την οικουμενική, κοινή φύση των νόμων που περιγράφουν τη φύση και το σύμπαν.

Οι διαφορές μεταξύ της ορολογίας κατά την έννοια ενός νόμου της φυσικής και των αρχών της φυσικής μπορεί να προκαλέσουν σύγχυση.

• Οι νόμοι είναι γενικοί κανόνες και ιδέες που τηρούν τη φύση του σύμπαντος, ενώ οι αρχές περιγράφουν συγκεκριμένα φαινόμενα που απαιτούν σαφήνεια και εξήγηση. Άλλοι όροι όπως θεωρήματα, θεωρίες και κανόνες μπορούν να περιγράψουν τη φύση και το σύμπαν. Η κατανόηση των διαφορών μεταξύ αυτών των όρων στη φυσική μπορεί να βελτιώσει τη ρητορική και τη γλώσσα σας όταν μιλάτε για την επιστήμη.

ΕΝΑ νόμος είναι μια σημαντική εικόνα για τη φύση του σύμπαντος. Ένας νόμος μπορεί να επαληθευτεί πειραματικά λαμβάνοντας υπόψη τις παρατηρήσεις για το σύμπαν και ρωτώντας ποιος γενικός κανόνας τους διέπει. Οι νόμοι μπορεί να είναι ένα σύνολο κριτηρίων για την περιγραφή φαινομένων όπως ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα (ένα αντικείμενο θα παραμείνει σε ηρεμία ή κινούνται με κίνηση σταθερής ταχύτητας, εκτός εάν επιβάλλεται από εξωτερική δύναμη) ή μία εξίσωση όπως ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα (F = μα για καθαρή δύναμη, μάζα και επιτάχυνση).

Οι νόμοι συνάγονται μέσω πολλών παρατηρήσεων και λογιστικής για διάφορες δυνατότητες ανταγωνιστικών υποθέσεων. Δεν εξηγούν έναν μηχανισμό με τον οποίο συμβαίνει ένα φαινόμενο, αλλά, μάλλον, περιγράφουν αυτές τις πολυάριθμες παρατηρήσεις. Όποιος νόμος μπορεί να εξηγήσει καλύτερα αυτές τις εμπειρικές παρατηρήσεις εξηγώντας τα φαινόμενα με γενικό και καθολικό τρόπο, είναι ο νόμος που δέχονται οι επιστήμονες. Οι νόμοι εφαρμόζονται σε όλα τα αντικείμενα ανεξάρτητα από το σενάριο, αλλά έχουν νόημα μόνο σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα.

ΕΝΑ αρχή είναι ένας κανόνας ή μηχανισμός με τον οποίο λειτουργούν συγκεκριμένα επιστημονικά φαινόμενα. Οι αρχές έχουν συνήθως περισσότερες απαιτήσεις ή κριτήρια όταν μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Γενικά απαιτούν περισσότερη εξήγηση για να αρθρώσουν σε αντίθεση με μια ενιαία καθολική εξίσωση.

Οι αρχές μπορούν επίσης να περιγράψουν συγκεκριμένες τιμές και έννοιες όπως η εντροπία ή η αρχή του Αρχιμήδη, η οποία σχετίζεται με την πλευστότητα με το βάρος του εκτοπισμένου νερού. Οι επιστήμονες συνήθως ακολουθούν μια μέθοδο προσδιορισμού ενός προβλήματος, συλλογής πληροφοριών, σχηματισμού και δοκιμής υποθέσεων και εξαγωγής συμπερασμάτων κατά τον καθορισμό των αρχών.

Οι αρχές μπορούν επίσης να είναι γενικές ιδέες που διέπουν κλάδους όπως η θεωρία των κυττάρων, η θεωρία των γονιδίων, η εξέλιξη, η ομοιόσταση και οι νόμοι της θερμοδυναμικής ως ορισμός επιστημονικής αρχής στο βιολογία Συμμετέχουν σε μια ποικιλία φαινομένων στη βιολογία και, αντί να παρέχουν ένα σαφές, καθολικό χαρακτηριστικό του σύμπαντος, προορίζονται να προωθήσουν τις θεωρίες και την έρευνα βιολογία.

Υπάρχουν άλλα παραδείγματα επιστημονικών αρχών στην καθημερινή ζωή. Είναι αδύνατο να γίνει διάκριση μεταξύ της βαρυτικής δύναμης και της αδράνειας, της δύναμης επιτάχυνσης ενός αντικειμένου, γνωστού ως η αρχή της ισοδυναμίας. Σας λέει ότι εάν βρίσκεστε σε ασανσέρ το ελεύθερο φθινόπωρο, δεν θα μπορούσατε να μετρήσετε τη βαρύτητα δύναμη επειδή δεν μπορούσες να διακρίνεις ανάμεσα σε αυτήν και τη δύναμη που σε τραβά προς την αντίθετη κατεύθυνση βαρύτητα.

Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα, ότι ένα αντικείμενο σε κίνηση θα παραμείνει σε κίνηση μέχρι να δράσει από μια εξωτερική δύναμη, σημαίνει αντικείμενα που δεν έχουν καθαρή δύναμη (το άθροισμα όλων των δυνάμεων σε ένα αντικείμενο) δεν θα βιώσουν επιτάχυνση. Θα παραμείνει σε ηρεμία ή θα κινηθεί με σταθερή ταχύτητα, την κατεύθυνση και την ταχύτητα ενός αντικειμένου. Είναι πολύ κεντρικό και κοινό σε πολλά φαινόμενα για το πώς συνδέει την κίνηση ενός αντικειμένου με τις δυνάμεις που ενεργούν πάνω του, ανεξάρτητα από το αν είναι ένα ουράνιο σώμα ή μια μπάλα που ακουμπά στο έδαφος.

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα, F = μα, σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την επιτάχυνση ή τη μάζα από αυτήν την καθαρή δύναμη για αυτά τα αντικείμενα. Μπορείτε να υπολογίσετε την καθαρή δύναμη λόγω της βαρύτητας μιας μπάλας που πέφτει ή ενός αυτοκινήτου που κάνει μια στροφή. Αυτό το θεμελιώδες χαρακτηριστικό των φυσικών φαινομένων το καθιστά έναν παγκόσμιο νόμο.

Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα απεικονίζει επίσης αυτά τα χαρακτηριστικά. Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα αναφέρει ότι για κάθε ενέργεια, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Η δήλωση σημαίνει ότι σε κάθε αλληλεπίδραση, υπάρχει ένα ζευγάρι δυνάμεων που δρουν στα δύο αντικείμενα που αλληλεπιδρούν. Όταν ο ήλιος τραβά τους πλανήτες προς αυτόν καθώς περιστρέφονται, οι πλανήτες τραβούν πίσω σε απόκριση, Αυτοί οι νόμοι της φυσικής περιγράφουν αυτά τα χαρακτηριστικά της φύσης ως εγγενή μέσα στο σύμπαν.

Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg μπορεί να περιγραφεί ως "τίποτα δεν έχει μια συγκεκριμένη θέση, μια συγκεκριμένη τροχιά ή μια συγκεκριμένη ορμή", αλλά απαιτεί επίσης περαιτέρω εξήγηση για σαφήνεια. Όταν ο φυσικός Werner Heisenberg προσπάθησε να μελετήσει υποατομικά σωματίδια με αυξημένη ακρίβεια, βρήκε αδύνατο να προσδιορίσει ακριβώς την ορμή και τη θέση ενός σωματιδίου ταυτόχρονα.

Ο Χάισενμπεργκ χρησιμοποίησε τη γερμανική λέξη "Ungenauigkeit", που σημαίνει "ανακρίβεια" και όχι "αβεβαιότητα" για να περιγράψει αυτά τα φαινόμενα που θα αποκαλούσαμε Αρχή της αβεβαιότητας. Η ορμή, το προϊόν της ταχύτητας και της μάζας ενός αντικειμένου, και η θέση βρίσκονται πάντα σε ανταλλαγή μεταξύ τους.

Η αρχική γερμανική λέξη περιγράφει τα φαινόμενα με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό, τι η λέξη "αβεβαιότητα". Η αρχή της αβεβαιότητας προσθέτει αβεβαιότητα στις παρατηρήσεις που βασίζονται στην ανακρίβεια των επιστημονικών μετρήσεων ενός φυσικού. Επειδή αυτές οι αρχές εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το πλαίσιο και τις συνθήκες της αρχής, μοιάζουν περισσότερο με τις θεωρίες καθοδήγησης που χρησιμοποιούνται για να κάνουν προβλέψεις για τα φαινόμενα του σύμπαντος από ό, τι οι νόμοι.

Εάν ένας φυσικός μελετούσε την κίνηση ενός ηλεκτρονίου σε ένα μεγάλο κουτί, θα μπορούσε να πάρει μια αρκετά ακριβή ιδέα για το πώς θα ταξιδέψει σε ολόκληρο το κουτί. Αλλά αν το κουτί έγινε μικρότερο και μικρότερο έτσι ώστε το ηλεκτρόνιο να μην μπορεί να κινηθεί, θα γνωρίζαμε περισσότερα για το πού βρίσκεται το ηλεκτρόνιο, αλλά γνωρίζουμε πολύ λιγότερο για το πόσο γρήγορα ταξίδευε. Για αντικείμενα στην καθημερινή μας ζωή, όπως ένα κινούμενο αυτοκίνητο, μπορείτε να καθορίσετε τη δυναμική και τη θέση, αλλά θα εξακολουθούσε να υπάρχει πολύ μικρή αβεβαιότητα με αυτές τις μετρήσεις επειδή οι αβεβαιότητες είναι πολύ πιο σημαντικές για τα σωματίδια από ό, τι καθημερινά αντικείμενα.

Ενώ οι νόμοι και οι αρχές περιγράφουν αυτές τις δύο διαφορετικές ιδέες στη φυσική, τη βιολογία και άλλους κλάδους, θεωρίες είναι συλλογές εννοιών, νόμων και ιδεών για να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις του σύμπαντος. Η θεωρία της εξέλιξης και η γενική θεωρία της σχετικότητας περιγράφουν τον τρόπο με τον οποίο τα είδη έχουν αλλάξει κατά τη διάρκεια γενεών και πώς τα τεράστια αντικείμενα στρεβλώνουν το χωροχρόνο μέσω της βαρύτητας, αντίστοιχα.

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Στα μαθηματικά, οι ερευνητές μπορούν να αναφερθούν θεωρήματα, μαθηματικοί ισχυρισμοί που μπορούν να αποδειχθούν ή να αποδειχθούν, και λεμόνια, λιγότερο σημαντικά αποτελέσματα χρησιμοποιούνται συνήθως ως βήματα για την απόδειξη θεωρημάτων. Το Πυθαγόρειο θεώρημα εξαρτάται από τη γεωμετρία ενός δεξιού τριγώνου για να προσδιορίσει το μήκος των πλευρών τους. Μπορεί να αποδειχθεί μαθηματικά.

Αν Χ και ε είναι δύο ακέραιοι αριθμοί έτσι ώστε α = x²- ε², b = 2xy, και c = x2 + y2, έπειτα:

1. ένα² + β² = (x² - ε²)² + (2xy)²
2. ένα² + β² = x⁴ - 2x²ε² + x⁴ + 4χ²ε²
3. ένα² + β² = x⁴ + 2χ²ε² + x⁴
4. ένα² + β² = (x² + ε²)²= γ²

•••Σουντ Χουσεΐν Άθερ

Άλλοι όροι μπορεί να μην είναι τόσο σαφείς. Η διαφορά μεταξύ α κανόνας και μια αρχή μπορεί να συζητηθεί, αλλά οι κανόνες αναφέρονται γενικά στον τρόπο προσδιορισμού της σωστής απάντησης από διαφορετικές δυνατότητες. Ο δεξί κανόνας επιτρέπει στους φυσικούς να καθορίσουν πώς το ηλεκτρικό ρεύμα, το μαγνητικό πεδίο και η μαγνητική δύναμη εξαρτώνται από την κατεύθυνση του άλλου. Αν και βασίζεται σε θεμελιώδεις νόμους και θεωρίες του ηλεκτρομαγνητισμού, χρησιμοποιείται περισσότερο ως γενικός «κανόνας» στην επίλυση εξισώσεων στην ηλεκτρική ενέργεια και στον μαγνητισμό.

Η εξέταση της ρητορικής πίσω από το πώς επικοινωνούν οι επιστήμονες σας λέει περισσότερα για το τι σημαίνουν όταν περιγράφουν το σύμπαν. Η κατανόηση της χρήσης αυτών των όρων σχετίζεται με την κατανόηση της πραγματικής τους έννοιας.