Seaduse ja põhimõtte erinevus füüsikas

Mõisted, mida teadlased uuritava kirjeldamiseks kasutavad, võivad tunduda meelevaldsed. Võib tunduda, nagu oleksid nende kasutatavad sõnad ainult sõnad, millel pole midagi muud. Kuid uurides termineid, mida teadlased erinevate nähtuste kirjeldamiseks kasutavad, saate paremini mõista nende taga peituvat tähendust.

•••Syed Hussain Ather

Newtoni universaalse gravitatsiooni seadus demonstreerib loodust ja universumit kirjeldavate seaduste universaalset üldist olemust.

Terminoloogia erinevused füüsikaseaduse tähenduses ja füüsika põhimõtted võivad tekitada segadust.

• Seadused on üldreeglid ja ideed, mis peavad kinni universumi olemusest, samas kui põhimõtted kirjeldavad konkreetseid nähtusi, mis vajavad selgust ja selgitust. Muud terminid, nagu teoreemid, teooriad ja reeglid, võivad kirjeldada loodust ja universumit. Nende mõistete erinevuste mõistmine füüsikas võib parandada teie retoorikat ja keelt teadusest rääkides.

A seadus on oluline ülevaade universumi olemusest. Seadust saab katseliselt kontrollida, võttes arvesse universumi kohta tehtud tähelepanekuid ja küsides, milline üldreegel neid juhib. Seadused võivad olla üheks kriteeriumiks selliste nähtuste kirjeldamisel nagu Newtoni esimene seadus (objekt jääb puhkeolekusse või liikuda pideva kiirusega liikumisel, kui seda ei mõjuta väline jõud) või üks võrrand nagu Newtoni teine ​​seadus

Seadused tuletatakse paljude tähelepanekute ja konkureerivate hüpoteeside erinevate võimaluste arvestamise kaudu. Nad ei selgita nähtuste tekkimise mehhanismi, vaid pigem kirjeldavad neid arvukaid tähelepanekuid. Kumb seadus suudab neid empiirilisi vaatlusi kõige paremini arvesse võtta, selgitades nähtusi üldisel, universaalsel viisil, on seadus, millega teadlased nõustuvad. Seadusi rakendatakse kõigile objektidele olenemata stsenaariumist, kuid need on tähendusrikkad vaid teatud kontekstides.

A põhimõttel on reegel või mehhanism, mille abil konkreetsed teadusnähtused toimivad. Põhimõtetel on tavaliselt rohkem nõudeid või kriteeriume, kui neid saab kasutada. Üldiselt vajavad nad selle selgitamiseks rohkem selgitusi, mitte ühte universaalset võrrandit.

Põhimõtted võivad kirjeldada ka konkreetseid väärtusi ja mõisteid, nagu entroopia või Archimedese põhimõte, mis seob ujuvust ümberasustatud vee massiga. Teadlased järgivad põhimõtete kindlaksmääramisel tavaliselt probleemi tuvastamise, teabe kogumise, hüpoteeside moodustamise ja testimise ning järelduste tegemise meetodit.

Põhimõtted võivad olla ka üldised ideed, mis reguleerivad selliseid teadusharusid nagu rakuteooria, geeniteooria, evolutsioon, homöostaas ja termodünaamika seadused, mis on bioloogia Nad on seotud mitmesuguste bioloogiliste nähtustega ja selle asemel, et pakkuda universumi kindlat, universaalset omadust, on nad mõeldud täiendavate teooriate ja bioloogia.

Igapäevaelus on ka muid teaduspõhimõtteid. On võimatu eristada gravitatsioonijõudu ja inertsjõudu, objekti kiirendamise jõudu, mida nimetatakse samaväärsuse printsiibiks. See ütleb teile, et kui olete vabalangemises liftis, ei saaks te gravitatsiooni mõõta jõud, sest te ei suutnud eristada seda jõust, mis tõmbab teid vastassuunas raskusjõud.

Newtoni esimene seadus, mille kohaselt liikuv objekt jääb liikuma seni, kuni välise jõu mõjul sellele reageeritakse, tähendab objekte, millel puudub netojõud (objektil olevate jõudude summa) ei koge kiirendus. See kas jääb puhkeasendisse või liigub püsiva kiiruse, objekti suuna ja kiirusega. See on väga keskne ja paljude nähtuste jaoks tavaline, kuidas see seob objekti liikumise talle mõjuvate jõududega, olenemata sellest, kas tegemist on taevakeha või maas puhkava palliga.

Newtoni teine ​​seadus, F = ma, võimaldab teil nende objektide netojõu järgi määrata kiirenduse või massi. Saate arvutada langeva palli või pööret sooritava auto raskusjõu tõttu tekkiva netojõu. See füüsiliste nähtuste põhijoon muudab selle universaalseks seaduseks.

Newtoni kolmas seadus illustreerib ka neid jooni. Newtoni kolmas seadus ütleb, et iga tegevuse jaoks on võrdne ja vastupidine reaktsioon. Avaldus tähendab, et igas interaktsioonis toimib kahele vastastikmõjus olevale objektile paar jõudu. Kui päike tõmbab planeete orbiidil selle poole, tõmbuvad planeedid vastuseks tagasi. Need füüsikaseadused kirjeldavad neid looduse tunnuseid kui universumi omaseid jooni.

Heisenbergi ebakindluse põhimõtet võib kirjeldada kui "millelgi pole kindlat positsiooni, kindlat trajektoori ega kindlat impulssi", kuid see vajab selguse huvides ka täiendavaid selgitusi. Kui füüsik Werner Heisenberg proovis subatoomilisi osakesi suurema täpsusega uurida, leidis ta, et osakese impulssi ja positsiooni üheaegne määramine on võimatu.

Heisenberg kasutas saksakeelset sõna "Ungenauigkeit", mis tähendab "ebatäpsus", mitte "ebakindlus", et kirjeldada seda nähtust, mida me nimetaksime Määramatuse põhimõte. Hoog, objekti kiiruse ja massi korrutis ning asukoht on alati omavahel kompromissil.

Algne saksakeelne sõna kirjeldab nähtusi täpsemini kui sõna "määramatus". Määramatuse põhimõte lisab vaatlustele ebakindlust, mis põhineb füüsiku teaduslike mõõtmiste ebatäpsusel. Kuna need põhimõtted sõltuvad suuresti printsiibi kontekstist ja tingimustest, sarnanevad need pigem juhtivate teooriatega, mida kasutatakse universumi nähtuste ennustamiseks, kui seadustega.

Kui füüsik uuriks elektroni liikumist suures kastis, võiks ta saada üsna täpse ettekujutuse, kuidas see kogu kasti kaudu liigub. Kuid kui karp muudetaks väiksemaks ja väiksemaks, nii et elektron ei saaks liikuda, teaksime rohkem, kus elektron asub, kuid palju vähem sellest, kui kiiresti see liikus. Meie igapäevases elus olevate objektide, näiteks liikuva auto, puhul saate määrata hoogu ja positsiooni, kuid siiski oleks nende mõõtmistega väike määramatus, sest määramatused on osakeste jaoks palju olulisemad kui igapäevased objektid.

Kui seadused ja põhimõtted kirjeldavad neid kahte erinevat ideed nii füüsikas, bioloogias kui ka teistes teadusharudes, teooriad on mõistete, seaduste ja ideede kogum universumi vaatluste selgitamiseks. Evolutsiooniteooria ja üldrelatiivsusteooria kirjeldavad, kuidas liigid on põlvkondade jooksul muutunud ja kuidas massiivsed objektid moonutavad aegruumi gravitatsiooni kaudu.

•••Syed Hussain Ather

Matemaatikas saavad teadlased viidata teoreeme, matemaatilised väited, mida saab tõestada või ümber lükata, ja lemmas, vähem olulisi tulemusi kasutatakse tavaliselt teoreemide tõestamise sammudena. Pythagorase teoreem sõltub täisnurga kolmnurga geomeetriast, et määrata nende külgede pikkus. Seda saab matemaatiliselt tõestada.

Kui x ja y on kaks suvalist täisarvu, nii et a = x²- jah², b = 2-oksüja c = x2 + y2, siis:

1. a² + b² = (x² - jah²)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

Muud terminid ei pruugi olla nii selged. Erinevus a reegel ja printsiibi üle võib vaielda, kuid reeglid viitavad tavaliselt sellele, kuidas erinevate võimaluste põhjal õige vastus kindlaks teha. Parempoolse reegli abil saavad füüsikud kindlaks teha, kuidas elektrivool, magnetväli ja magnetjõud sõltuvad üksteise suunast. Ehkki see põhineb elektromagnetismi põhiseadustel ja -teooriatel, kasutatakse seda elektri ja magnetismi võrrandite lahendamisel pigem üldise "rusikareeglina".

Retoorika uurimine, kuidas teadlased suhtlevad, annab teile rohkem teada, mida nad mõtlevad universumi kirjeldamisel. Nende mõistete kasutamise mõistmine on asjakohane nende tõelise tähenduse mõistmiseks.