Különbség a törvény és az alapelv között a fizikában

A tudósok által használt tanulmányok kifejezései önkényesnek tűnhetnek. Úgy tűnhet, mintha az általuk használt szavak csak szavak lennének számukra. A tudósok által a különféle jelenségek leírására használt kifejezések tanulmányozása azonban jobban megérti a mögöttük rejlő jelentést.

•••Syed Hussain Ather

Newton univerzális gravitációs törvénye megmutatja a természetet és az univerzumot leíró törvények univerzálható, közös természetét.

A fizika törvénye szerinti terminológia és a fizika alapelvei közötti különbségek zavaróak lehetnek.

• A törvények általános szabályok és elképzelések, amelyek betartják a világegyetem természetét, míg az alapelvek olyan konkrét jelenségeket írnak le, amelyek világosságot és magyarázatot igényelnek. Más kifejezések, például tételek, elméletek és szabályok leírhatják a természetet és az univerzumot. A fizika ezen kifejezései közötti különbségek megértése javíthatja retorikáját és nyelvét, amikor a tudományról beszél.

A törvény fontos betekintés az univerzum természetébe. Egy törvény kísérletileg ellenőrizhető, ha figyelembe veszi az univerzummal kapcsolatos megfigyeléseket, és megkérdezi, hogy milyen általános szabály irányítja őket. A törvények egy kritériumkészletet jelenthetnek olyan jelenségek leírására, mint Newton első törvénye (egy tárgy nyugalmi állapotban marad, vagy állandó sebességgel mozoghat, hacsak külső erő nem hat rá) vagy egy egyenlet, például Newton második törvénye

A törvényeket sok megfigyelés és a versengő hipotézisek különböző lehetőségeinek figyelembevételével vezetik le. Nem magyarázzák meg a jelenségek bekövetkezésének mechanizmusát, hanem leírják ezeket a számos megfigyelést. Bármelyik törvény képes a legjobban figyelembe venni ezeket az empirikus megfigyeléseket azáltal, hogy a jelenségeket általános, univerzális módon magyarázza, az a törvény, amelyet a tudósok elfogadnak. A törvényeket minden objektumra alkalmazzák, a forgatókönyvtől függetlenül, de ezek csak bizonyos összefüggésekben értelmesek.

A elv olyan szabály vagy mechanizmus, amellyel meghatározott tudományos jelenségek működnek. Az elveknek általában több követelménye vagy kritériuma van, amikor alkalmazható. Általában több magyarázatot igényelnek a megfogalmazáshoz, szemben egyetlen egyetemes egyenlettel.

Az alapelvek olyan specifikus értékeket és fogalmakat is leírhatnak, mint például az entrópia vagy az Archimédész-elv, amely a felhajtóerőt és a kiszorított víz súlyát kapcsolja össze. A tudósok az elvek meghatározásakor általában a probléma azonosításának, az információk gyűjtésének, a hipotézisek kialakításának és tesztelésének, valamint a következtetések levonásának módszerét követik.

Az elvek lehetnek olyan általános gondolatok is, amelyek olyan tudományterületeket irányítanak, mint a sejtelmélet, a génelmélet, az evolúció, a homeosztázis és a termodinamika törvényei, amelyek tudományos alapelvek biológia Különböző jelenségekben vesznek részt a biológiában, és ahelyett, hogy a világegyetem határozott, univerzális tulajdonságát nyújtanák, további elméletekre és kutatásokra hivatottak biológia.

A tudományos alapelveknek más példái is vannak a mindennapokban. Lehetetlen megkülönböztetni a gravitációs erőt és a tehetetlenségi erőt, az objektum felgyorsítására szolgáló erőt, amelyet ekvivalencia elvének nevezünk. Azt mondja, hogy ha szabadon esik a lift, akkor nem tudja megmérni a gravitációt erő, mert nem tudta megkülönböztetni az erővel, amely az ellentétes irányba húz gravitáció.

Newton első törvénye, miszerint a mozgásban lévő tárgy addig marad mozgásban, amíg külső erő nem hat rá, olyan tárgyakat jelent, amelyeknek nincs nettó erejük (a tárgyra ható összes erő összege), nem fognak megtapasztalni gyorsulás. Vagy nyugalmi állapotban marad, vagy állandó sebességgel, egy tárgy irányával és sebességével mozog. Nagyon központi jelentőségű és sok jelenségben gyakori, hogy összeköti egy tárgy mozgását a rá ható erőkkel, függetlenül attól, hogy égitestről vagy a földön nyugvó labdáról van szó.

Newton második törvénye, F = ma, lehetővé teszi ezeknek a tárgyaknak a nettó erőből történő gyorsulásának vagy tömegének meghatározását. Kiszámíthatja a leeső gömb vagy a kanyarodó autó gravitációja által okozott nettó erőt. A fizikai jelenségek ezen alapvető vonása univerzalizált törvénygé teszi.

Newton harmadik törvénye ezeket a jellemzőket is szemlélteti. Newton harmadik törvénye kimondja, hogy minden cselekedetnél egyenlő és ellentétes reakció zajlik. A kijelentés azt jelenti, hogy minden interakcióban van egy erőpár, amely a két egymással kölcsönhatásban lévő tárgyra hat. Amikor a nap a bolygókat maga felé húzza, amikor keringenek, a bolygók válaszul visszahúzódnak. A fizika ezen törvényei a természet ezen jellemzőit az univerzumban rejlő tulajdonságokként írják le.

Heisenberg bizonytalansági elve a következőképpen írható le: "Semminek nincs határozott pozíciója, határozott pályája vagy határozott lendülete", de az egyértelműség érdekében további magyarázatot is igényel. Amikor Werner Heisenberg fizikus megnövekedett pontossággal próbálta tanulmányozni a szubatomi részecskéket, lehetetlennek találta, hogy egy részecske lendületét és helyzetét pontosan meghatározzák egyszerre.

Heisenberg a német "Ungenauigkeit" szót használta, ami "pontatlanság", nem pedig "bizonytalanság" volt, hogy leírja ezt a jelenséget, amelyet A bizonytalanság elve. A lendület, az objektum sebességének, tömegének és helyzetének szorzata mindig kompromisszumban van egymás között.

Az eredeti német szó pontosabban írja le a jelenségeket, mint a "bizonytalanság" szó. A bizonytalanság elve bizonytalanságot ad a megfigyelésekhez, amelyek a fizikus tudományos méréseinek pontatlanságán alapulnak. Mivel ezek az elvek nagymértékben függenek az elv összefüggéseitől és feltételeitől, inkább hasonlítanak a világegyetemi jelenségekre vonatkozó jóslatokhoz használt irányadó elméletekre, mint a törvényekre.

Ha egy fizikus egy elektron mozgását tanulmányozza egy nagy dobozban, akkor meglehetősen pontos képet kaphat arról, hogyan halad az egész dobozban. De ha a dobozt egyre kisebb és kisebb méretűvé tennék, így az elektron nem tudna mozogni, többet tudnánk arról, hogy hol van az elektron, de sokkal kevésbé tudnánk, milyen gyorsan haladt. A mindennapi életünkben lévő tárgyak, például egy mozgó autó esetében meghatározhatja a lendületet és a helyzetet, de akkor is nagyon kis mértékű bizonytalanság ezekkel a mérésekkel, mert a bizonytalanságok sokkal jelentősebbek a részecskék számára, mint a mindennapok tárgyakat.

Míg a törvények és az elvek ezt a két különböző gondolatot írják le a fizika, a biológia és más tudományterületek között, elméletek fogalmak, törvények és ötletek gyűjteményei az univerzum megfigyelésének magyarázatára. Az evolúció elmélete és az általános relativitáselmélet leírja, hogy a fajok hogyan változtak generációk során, és hogy a tömeges tárgyak hogyan torzítják a téridőt a gravitáció révén.

•••Syed Hussain Ather

A matematikában a kutatók hivatkozhatnak rá tételek, matematikai állítások, amelyek bizonyíthatók vagy cáfolhatók, és lemmas, a kevésbé fontos eredményeket általában a tételek bizonyítására szolgáló lépésekként használják. A Pitagorasz-tétel a derékszögű háromszög geometriájától függ, hogy meghatározza az oldalak hosszát. Matematikailag bizonyítható.

Ha x és y bármely két egész szám olyan, hogy a = x²- y², b = 2x, és c = x2 + y2, azután:

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

Lehetséges, hogy más kifejezések nem olyan egyértelműek. A különbség a szabály és egy elv vitatható, de a szabályok általában arra utalnak, hogy a különböző válaszokból hogyan lehet meghatározni a helyes választ. A jobb oldali szabály lehetővé teszi a fizikusok számára, hogy meghatározzák, hogyan függ az elektromos áram, a mágneses tér és a mágneses erő egymás irányától. Habár az elektromágnesesség alapvető törvényein és elméletein alapul, inkább általános "ökölszabályként" használják az elektromos és mágneses egyenletek megoldásában.

A tudósok kommunikációjának retorikáját megvizsgálva többet tudhat meg arról, hogy mit jelent, amikor leírja az univerzumot. Ezen kifejezések használatának megértése releváns valódi jelentésük megértéséhez.