Разница между законом и принципом в физике

Термины, которые используют ученые для описания того, что они изучают, могут показаться произвольными. Может показаться, что слова, которые они используют, - всего лишь слова, для которых ничего другого нет. Но изучение терминов, которые ученые используют для описания различных явлений, позволяет лучше понять смысл, стоящий за ними.

•••Сайед Хуссейн Атер

Закон всемирного тяготения Ньютона демонстрирует универсализуемый, общий характер законов, описывающих природу и Вселенную.

Различия между терминологией в значении закона физики и принципов физики могут сбивать с толку.

• Законы - это общие правила и идеи, которые соответствуют природе Вселенной, а принципы описывают конкретные явления, требующие ясности и объяснения. Другие термины, такие как теоремы, теории и правила, могут описывать природу и Вселенную. Понимание различий между этими терминами в физике может улучшить вашу риторику и язык, когда вы говорите о науке.

А закон это важное понимание природы Вселенной. Закон можно проверить экспериментально, приняв во внимание наблюдения за Вселенной и спросив, какое общее правило ими управляет. Законы могут быть одним из наборов критериев для описания таких явлений, как первый закон Ньютона (объект будет оставаться в покое или двигаться с постоянной скоростью (движение, если на него не действует внешняя сила) или одно уравнение, такое как второй закон Ньютона

Законы выводятся на основе множества наблюдений и учета различных возможностей конкурирующих гипотез. Они не объясняют механизм возникновения явления, а, скорее, описывают эти многочисленные наблюдения. Какой закон может лучше всего объяснить эти эмпирические наблюдения, объясняя явления в общей, универсальной манере, - это закон, который принимают ученые. Законы применяются ко всем объектам независимо от сценария, но они имеют смысл только в определенных контекстах.

А принцип это правило или механизм, по которому работают определенные научные явления. Принципы обычно содержат больше требований или критериев, когда их можно использовать. Обычно для их формулирования требуется больше объяснений, чем для единого универсального уравнения.

Принципы могут также описывать определенные значения и концепции, такие как энтропия или принцип Архимеда, который связывает плавучесть с весом вытесненной воды. Ученые обычно следуют методу выявления проблемы, сбора информации, формирования и проверки гипотез и заключения выводов при определении принципов.

Принципы также могут быть общими идеями, которые управляют такими дисциплинами, как теория клеток, теория генов, эволюция, гомеостаз и законы термодинамики, являющиеся определением научного принципа в биология Они участвуют в различных явлениях в биологии и, вместо того, чтобы обеспечивать определенную универсальную особенность Вселенной, они предназначены для дальнейшего развития теорий и исследований в области биологии. биология.

В повседневной жизни есть и другие примеры научных принципов. Невозможно отличить гравитационную силу от силы инерции, силы, ускоряющей объект, известной как принцип эквивалентности. Он говорит вам, что если вы находитесь в лифте в свободном падении, вы не сможете измерить гравитационный силу, потому что вы не могли отличить ее от силы, которая тянет вас в направлении, противоположном сила тяжести.

Первый закон Ньютона о том, что движущийся объект будет оставаться в движении до тех пор, пока на него не воздействует внешняя сила, означает, что объекты, у которых нет чистой силы (сумма всех сил, действующих на объект), не будут испытывать ускорение. Он либо останется в покое, либо будет двигаться с постоянной скоростью, направлением и скоростью объекта. Это центральное и общее для многих явлений то, как оно связывает движение объекта с силами, действующими на него, независимо от того, небесное ли это тело или шар, покоящийся на земле.

Второй закон Ньютона, F = ma, позволяет определить ускорение или массу по этой чистой силе для этих объектов. Вы можете рассчитать чистую силу, создаваемую силой тяжести падающего шара или автомобиля, совершающего поворот. Эта фундаментальная особенность физических явлений делает их универсальным законом.

Третий закон Ньютона также иллюстрирует эти особенности. Третий закон Ньютона гласит, что на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. Утверждение означает, что при каждом взаимодействии на два взаимодействующих объекта действует пара сил. Когда Солнце притягивает планеты к себе, когда они вращаются по орбите, планеты в ответ отступают. Эти законы физики описывают эти особенности природы как присущие Вселенной.

Принцип неопределенности Гейзенберга можно описать как «ничто не имеет определенной позиции, определенной траектории или определенного импульса», но для ясности он также требует дальнейшего объяснения. Когда физик Вернер Гейзенберг попытался изучить субатомные частицы с повышенной точностью, он обнаружил, что невозможно точно определить импульс и положение частицы одновременно.

Гейзенберг использовал немецкое слово «Ungenauigkeit», означающее «неточность», а не «неопределенность», чтобы описать это явление, которое мы бы назвали Принцип неопределенности. Импульс, произведение скорости и массы объекта и положение всегда находятся в противоречии друг с другом.

Оригинальное немецкое слово описывает явления более точно, чем слово «неопределенность». Принцип неопределенности добавляет неопределенности к наблюдениям, основанным на неточности научных измерений физика. Поскольку эти принципы сильно зависят от контекста и условий принципа, они больше похожи на руководящие теории, используемые для предсказания явлений во вселенной, чем на законы.

Если физик изучит движение электрона в большом ящике, он сможет получить довольно точное представление о том, как он будет перемещаться по нему. Но если бы коробку сделать все меньше и меньше, чтобы электрон не мог двигаться, мы бы знали больше о том, где находится электрон, но гораздо меньше о том, как быстро он движется. Для объектов в нашей повседневной жизни, таких как движущийся автомобиль, вы можете определить импульс и положение, но все равно будет очень небольшая погрешность в этих измерениях, потому что погрешности для частиц гораздо более значительны, чем повседневные объекты.

Хотя законы и принципы описывают эти две разные идеи в физике, биологии и других дисциплинах, теории представляют собой сборники концепций, законов и идей для объяснения наблюдений за Вселенной. Теория эволюции и общая теория относительности описывают, как виды менялись на протяжении поколений и как массивные объекты искажают пространство-время под действием гравитации соответственно.

•••Сайед Хуссейн Атер

В математике исследователи могут ссылаться на теоремы, математические утверждения, которые могут быть доказаны или опровергнуты, и леммы, менее важные результаты обычно используются как шаги для доказательства теорем. Теорема Пифагора зависит от геометрии прямоугольного треугольника, чтобы определить длину его сторон. Это можно доказать математически.

Если Икс а также у - любые два целых числа такие, что а = х²- у², b = 2xy, а также с = х2 + у2, тогда:

1. а² + b² = (х² - у²)² + (2xy)²
2. а² + b² = х⁴ - 2x²у² + х⁴ + 4x²у²
3. а² + b² = х⁴ + 2x²у² + х⁴
4. а² + b² = (х² + y²)²= c²

•••Сайед Хуссейн Атер

Другие термины могут быть не такими ясными. Разница между правило и принцип можно обсуждать, но правила обычно относятся к тому, как определить правильный ответ из различных возможностей. Правило правой руки позволяет физикам определять, как электрический ток, магнитное поле и магнитная сила зависят друг от друга. Хотя он основан на фундаментальных законах и теориях электромагнетизма, он больше используется как общее «практическое правило» при решении уравнений электричества и магнетизма.

Изучение риторики, стоящей за тем, как ученые общаются, лучше расскажет, что они имеют в виду, когда описывают Вселенную. Понимание использования этих терминов необходимо для понимания их истинного значения.