Razlika med zakonom in načelom v fiziki

Izrazi, ki jih znanstveniki uporabljajo za opis tega, kar preučujejo, se lahko zdijo poljubni. Morda se zdi, kot da so besede, ki jih uporabljajo, samo besede, ki jim ni nič drugega. Toda preučevanje izrazov, ki jih znanstveniki uporabljajo za opis različnih pojavov, vam omogoča, da bolje razumete njihov pomen.

•••Syed Hussain Ather

Newtonov zakon univerzalne gravitacije dokazuje univerzalnost, splošno naravo zakonov, ki opisujejo naravo in vesolje.

Razlike med terminologijo v smislu fizikalnega zakona in fizikalnimi načeli so lahko zmedene.

• Zakoni so splošna pravila in ideje, ki upoštevajo naravo vesolja, načela pa opisujejo posebne pojave, ki zahtevajo jasnost in razlago. Drugi izrazi, kot so izreki, teorije in pravila, lahko opisujejo naravo in vesolje. Razumevanje razlik med temi izrazi v fiziki lahko izboljša vašo retoriko in jezik, ko govorite o znanosti.

A pravo je pomemben vpogled v naravo vesolja. Zakon je mogoče eksperimentalno preveriti tako, da se upoštevajo opažanja o vesolju in vpraša, katero splošno pravilo jih ureja. Zakoni so lahko en sklop meril za opis pojavov, kot je Newtonov prvi zakon (predmet bo ostal v mirovanju oz gibanje s konstantno hitrostjo, razen če nanj deluje zunanja sila) ali enačba, kot je Newtonov drugi zakon

Zakoni so razvidni iz številnih opazovanj in upoštevanja različnih možnosti konkurenčnih hipotez. Ne pojasnijo mehanizma, s katerim se pojav pojavi, temveč opisujejo ta številna opažanja. Kateri zakon lahko najbolje upošteva ta empirična opazovanja z razlago pojavov na splošen, univerzaliziran način, je zakon, ki ga sprejemajo znanstveniki. Zakoni se uporabljajo za vse predmete, ne glede na scenarij, vendar so smiselni le v določenih okoliščinah.

A načelo je pravilo ali mehanizem, po katerem delujejo določeni znanstveni pojavi. Načela imajo običajno več zahtev ali meril, kadar jih je mogoče uporabiti. Običajno zahtevajo več pojasnil, da jih artikulirajo v nasprotju z eno samo univerzalno enačbo.

Načela lahko opisujejo tudi posebne vrednosti in koncepte, kot sta entropija ali Arhimedov princip, ki vzgon povezuje s težo izpodrinjene vode. Znanstveniki pri določanju načel običajno sledijo metodi prepoznavanja problema, zbiranju informacij, oblikovanju in preizkušanju hipotez ter sklepanju.

Načela so lahko tudi splošne ideje, ki urejajo discipline, kot so teorija celic, teorija genov, evolucija, homeostaza in zakoni termodinamike, ki so znanstvena definicija načela v biologija Sodelujejo v različnih pojavih v biologiji in namesto da bi zagotovili določeno, univerzalno značilnost vesolja, naj bi nadaljevali s teorijami in raziskavami v biologije.

V vsakdanjem življenju obstajajo še drugi primeri znanstvenih načel. Nemogoče je razlikovati med gravitacijsko silo in vztrajnostno silo, silo za pospeševanje predmeta, znano kot načelo enakovrednosti. Pove vam, da če ste v prostem padcu v dvigalu, ne boste mogli izmeriti gravitacije sila, ker je niste mogli razlikovati med silo in silo, ki vas vleče v nasprotni smeri gravitacija.

Newtonov prvi zakon, da bo predmet v gibanju ostal v gibanju, dokler nanj ne bo delovala zunanja sila, pomeni, da objekti, ki nimajo neto sile (vsota vseh sil na predmet), ne bodo doživeli pospešek. Ali bo ostal v mirovanju ali pa se premikal s konstantno hitrostjo, smerjo in hitrostjo predmeta. Zelo je osrednjega pomena za številne pojave pri povezovanju gibanja predmeta s silami, ki nanj delujejo, ne glede na to, ali gre za nebesno telo ali žogo, ki leži na tleh.

Newtonov drugi zakon, F = ma, vam omogoča določitev pospeška ali mase iz te neto sile za te predmete. Neto silo lahko izračunate zaradi teže padajoče krogle ali avtomobila, ki zavija. Ta temeljna značilnost fizikalnih pojavov je univerzalni zakon.

Tudi Newtonov tretji zakon ponazarja te značilnosti. Newtonov tretji zakon določa, da je za vsako dejanje enaka in nasprotna reakcija. Izjava pomeni, da v vsaki interakciji deluje par sil, ki delujeta na oba interakcijska predmeta. Ko sonce potegne planete k sebi, ko krožijo, se planeti v odgovor odmaknejo. Ti fizikalni zakoni opisujejo te naravne značilnosti kot značilne za vesolje.

Heisenbergov princip negotovosti lahko opišemo kot "nič nima določenega položaja, določene poti ali določenega zagona", vendar za jasnost zahteva tudi dodatno razlago. Ko je fizik Werner Heisenberg poskušal natančno preučevati subatomske delce, se mu je zdelo nemogoče natančno določiti zagon in položaj delcev hkrati.

Heisenberg je z nemško besedo "Ungenauigkeit", kar pomeni "nepreciznost" in ne "negotovost", opisal te pojave, ki bi jih imenovali Načelo negotovosti. Gibanje, zmnožek hitrosti in mase predmeta in položaja sta vedno v medsebojnem kompromisu.

Izvirna nemška beseda natančneje opisuje pojave kot beseda "negotovost". Načelo negotovosti opazkom dodaja negotovost na podlagi nenatančnosti fizikovih znanstvenih meritev. Ker so ta načela močno odvisna od konteksta in pogojev, so bolj podobna vodilnim teorijam, ki se uporabljajo za napovedovanje vesoljskih pojavov kot pa zakoni.

Če bi fizik preučeval gibanje elektrona v veliki škatli, bi lahko dokaj natančno predstavil, kako bo potoval po škatli. Če pa bi bili škatli manjši in manjši, da se elektron ne bi mogel premikati, bi vedeli več o tem, kje je elektron, veliko manj pa o tem, kako hitro je potoval. Za predmete v našem vsakdanjem življenju, kot je avtomobil, ki se premika, lahko določite zagon in položaj, vendar bi vseeno obstajala majhna količina negotovosti pri teh meritvah, ker so negotovosti za delce veliko pomembnejše kot vsakdanje predmetov.

Čeprav zakoni in načela opisujejo ti dve različni ideji v fiziki, biologiji in drugih disciplinah, teorije so zbirke konceptov, zakonov in idej za razlago opazovanj vesolja. Teorija evolucije in splošna teorija relativnosti opisujeta, kako so se vrste spreminjale skozi generacije in kako masivni predmeti skozi gravitacijo izkrivljajo prostor-čas.

•••Syed Hussain Ather

V matematiki se raziskovalci lahko sklicujejo na izreki, matematične trditve, ki jih je mogoče dokazati ali ovreči, in leme, manj pomembni rezultati, ki se običajno uporabljajo kot koraki za dokazovanje izrekov. Pitagorejski izrek je odvisen od geometrije pravokotnega trikotnika, da določi dolžino njihovih stranic. To je mogoče matematično dokazati.

Če x in y so poljubni dve celi številki, tako da a = x²- y², b = 2xy, in c = x2 + y2, potem:

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

Drugi izrazi morda niso tako jasni. Razlika med a pravilo in o načelih se lahko razpravlja, pravila pa se na splošno nanašajo na to, kako določiti pravilen odgovor iz različnih možnosti. Pravilo desne strani omogoča fizikom, da določijo, kako so električni tok, magnetno polje in magnetna sila odvisni od smeri drug drugega. Čeprav temelji na temeljnih zakonih in teorijah elektromagnetizma, se bolj uporablja kot splošno "pravilo palca" pri reševanju enačb v elektriki in magnetizmu.

Preučevanje retorike, kako znanstveniki komunicirajo, vam pove več o tem, kaj mislijo, ko opisujejo vesolje. Razumevanje uporabe teh izrazov je primerno za razumevanje njihovega pravega pomena.