Різниця між законом та принципом у фізиці

Терміни, які вчені використовують для опису того, що вони вивчають, можуть здатися довільними. Може здатися, ніби слова, які вони використовують, є лише словами, для яких нічого іншого немає. Але вивчення термінів, які вчені використовують для опису різних явищ, дозволяє вам краще зрозуміти значення, яке стоїть за ними.

•••Саєд Хуссейн Атер

Закон Ньютона про всесвітнє тяжіння демонструє універсалізацію, загальну природу законів, що описують природу і Всесвіт.

Різниця між термінологією у значенні закону фізики та принципами фізики може заплутати.

• Закони - це загальні правила та ідеї, що відповідають природі Всесвіту, тоді як принципи описують конкретні явища, які потребують ясності та пояснень. Інші терміни, такі як теореми, теорії та правила, можуть описувати природу та Всесвіт. Розуміння відмінностей між цими термінами у фізиці може покращити вашу риторику та мову, говорячи про науку.

A закон є важливим розумінням природи Всесвіту. Закон може бути експериментально перевірений, беручи до уваги спостереження про Всесвіт і запитуючи, яке загальне правило ними керує. Закони можуть бути одним набором критеріїв для опису таких явищ, як перший закон Ньютона (об'єкт залишатиметься в стані спокою або рухатися з постійною швидкістю руху, якщо на них не впливає зовнішня сила) або одним рівнянням, таким як другий закон Ньютона

Закони виводяться в результаті безлічі спостережень та обліку різних можливостей конкуруючих гіпотез. Вони не пояснюють механізм, за допомогою якого відбувається явище, а, натомість, описують ці численні спостереження. Який би закон не міг найкраще врахувати ці емпіричні спостереження, пояснюючи явища загальним, універсалізованим способом, це закон, який приймають вчені. Закони застосовуються до всіх об'єктів незалежно від сценарію, але вони мають значення лише в певному контексті.

A принцип це правило або механізм, за допомогою якого працюють конкретні наукові явища. Принципи, як правило, мають більше вимог або критеріїв, коли вони можуть бути використані. Як правило, вони вимагають додаткових пояснень, щоб сформулювати їх, на відміну від єдиного універсального рівняння.

Принципи також можуть описувати конкретні значення та поняття, такі як ентропія або принцип Архімеда, який пов'язує плавучість з вагою витісненої води. Зазвичай вчені дотримуються методу виявлення проблеми, збору інформації, формування та перевірки гіпотез та висновків при визначенні принципів.

Принципами можуть бути також загальні ідеї, що регулюють такі дисципліни, як теорія клітин, теорія генів, еволюція, гомеостаз та закони термодинаміки, що є науковим принципом визначення в біологія Вони беруть участь у різних явищах в біології, і замість того, щоб надати певну універсальну особливість Всесвіту, вони призначені для подальших теорій та досліджень у біологія.

Є й інші приклади наукових принципів у повсякденному житті. Неможливо відрізнити силу тяжіння від сили інерції, сили прискорення об’єкта, відомого як принцип еквівалентності. Це говорить вам, що якщо ви знаходитесь у ліфті під час вільного падіння, ви не зможете виміряти гравітацію сила, тому що ви не змогли розрізнити її та силу, яка тягне вас у напрямку, протилежному до сила тяжіння.

Перший закон Ньютона про те, що об'єкт, що рухається, буде залишатися в русі, доки на нього не вплине зовнішня сила, означає, що об'єкти, що не мають чистої сили (сума всіх сил на об'єкт), не зазнають прискорення. Він або залишиться в стані спокою, або рухатиметься з незмінною швидкістю, напрямком і швидкістю об’єкта. Це дуже центрально і загально для багатьох явищ у тому, як він пов’язує рух об’єкта із силами, що діють на нього, незалежно від того, це небесне тіло чи м’яч, що лежить на землі.

Другий закон Ньютона, F = ma, дозволяє визначити прискорення або масу за цією чистою силою для цих об'єктів. Ви можете розрахувати чисту силу через силу тяжіння падаючої кулі або автомобіля, що робить поворот. Ця фундаментальна особливість фізичних явищ робить його універсалізованим законом.

Третій закон Ньютона також ілюструє ці особливості. Третій закон Ньютона стверджує, що на кожну дію існує рівна і протилежна реакція. Твердження означає, що в кожній взаємодії існує пара сил, що діють на два взаємодіючих об'єкти. Коли Сонце тягне планети до себе, коли вони обертаються, планети відступають у відповідь. Ці закони фізики описують ці особливості природи як властиві Всесвіту.

Принцип невизначеності Гейзенберга можна охарактеризувати як "ніщо не має певної позиції, певної траєкторії або певного імпульсу", але воно також вимагає подальшого пояснення для ясності. Коли фізик Вернер Гейзенберг намагався з підвищеною точністю вивчати субатомні частинки, він виявив неможливим точно визначити імпульс і положення частинки одночасно.

Гейзенберг використав німецьке слово "Ungenauigkeit", що означає "неточність", а не "невизначеність", щоб описати ці явища, які ми назвали б Принцип невизначеності. Імпульс, добуток швидкості та маси об’єкта та його положення завжди знаходяться на компромісі між собою.

Оригінальне німецьке слово описує явища точніше, ніж слово "невизначеність". Принцип невизначеності додає невизначеності спостереженням, заснованим на неточності наукових вимірювань фізика. Оскільки ці принципи сильно залежать від контексту та умов принципу, вони більше схожі на керівні теорії, що використовуються для прогнозування явищ Всесвіту, ніж на закони.

Якби фізик вивчав рух електрона у великій коробці, вона могла б отримати досить точне уявлення про те, як він буде рухатися по всій коробці. Але якби коробку робили меншою і меншою, щоб електрон не міг рухатися, ми б знали більше про те, де знаходиться електрон, але знали набагато менше про те, як швидко він рухався. Для об’єктів у нашому повсякденному житті, таких як автомобіль, що рухається, ви можете визначити імпульс і положення, але все одно буде дуже невелика кількість невизначеності при цих вимірах, оскільки похибки набагато важливіші для частинок, ніж повсякденні об'єктів.

Хоча закони та принципи описують ці дві різні ідеї у фізиці, біології та інших дисциплінах, теорії є збірниками концепцій, законів та ідей, що пояснюють спостереження за Всесвітом. Теорія еволюції та загальна теорія відносності описують, як змінилися види протягом поколінь і як масивні об'єкти спотворюють простір-час через гравітацію відповідно.

•••Саєд Хуссейн Атер

У математиці дослідники можуть посилатися на теореми, математичні твердження, які можна довести або спростувати, та леми, менш важливі результати, як правило, використовуються як кроки для доведення теорем. Теорема Піфагора залежить від геометрії прямокутного трикутника для визначення довжини їх сторін. Це можна довести математично.

Якщо х і р будь-які два цілих числа такі, що a = x²- y², b = 2xy, і c = x2 + y2, тоді:

1. а² + b² = (x² - y²)² + (2xy)²
2. а² + b² = х⁴ - 2x²р² + х⁴ + 4x²р²
3. а² + b² = х⁴ + 2x²р² + х⁴
4. а² + b² = (x² + y²)²= c²

•••Саєд Хуссейн Атер

Інші терміни можуть бути не такими чіткими. Різниця між a правило і принцип може обговорюватися, але правила, як правило, стосуються способу визначення правильної відповіді з різних можливостей. Правило правої руки дозволяє фізикам визначати, як електричний струм, магнітне поле та магнітна сила залежать від напрямку один одного. Незважаючи на те, що він ґрунтується на фундаментальних законах і теоріях електромагнетизму, він більше застосовується як загальне "велике правило" при вирішенні рівнянь в електриці та магнетизмі.

Вивчення риторики того, як спілкуються вчені, говорить вам більше про те, що вони мають на увазі, коли вони описують Всесвіт. Розуміння використання цих термінів доречно для розуміння їх справжнього значення.