prawo fizyczne - Physical law

Ten artykuł jest o filozofii praw naukowych. W przypadku aspektów naukowych i matematycznych, patrz prawa nauki .

Prawo fizyczne lub prawem fizyki jest stwierdzenie „ wywnioskować z poszczególnych faktów, mających zastosowanie do określonej grupy lub klasy zjawisk i podlegać ekspresji przez oświadczenie, że dany zjawisko występuje zawsze, jeżeli pewne warunki być obecny.” Prawa fizyczne są zazwyczaj oparte na powtarzających się wniosków naukowych eksperymentów i obserwacji przez wiele lat i które stały się powszechnie akceptowane w środowisku naukowym . Produkcja opis podsumowania naszego środowiska w postaci takich praw jest podstawowym celem nauki . Terminy te nie są stosowane w ten sam sposób przez wszystkich autorów.

Rozróżnienie między prawem naturalnym w sensie polityczno-prawnych i prawa natury i prawa fizycznego w sensie naukowym jest nowoczesna, obie koncepcje są równie pochodzi od physis , greckie słowo (w języku łacińskim jako obszary Natura ) dla natury .

Opis

Kilka ogólnych właściwości prawa fizyczne zostały zidentyfikowane. prawa fizyczne są następujące:

  • To prawda, przynajmniej w ich reżimu ważności. Z definicji, nigdy nie były powtarzalne obserwacje sprzeczne.
  • Uniwersalny. Pojawiają się one do zastosowania wszędzie we wszechświecie.
  • Prosty. zazwyczaj są one wyrażone w jednym równaniu matematycznym.
  • Absolutny. Nic we wszechświecie pojawia się ich dotyczyć.
  • Stabilny. Niezmienione od pierwszy odkrył (chociaż mogą one okazały się być przybliżenia uściślenia przepisów zobaczyć „ Laws jak przybliżeń ” poniżej),
  • Wszechmocny. Wszystko we wszechświecie widocznie musi spełniać (według obserwacji) z nich.
  • Generalnie konserwatywny od ilości.
  • Często wyrazem istniejących niejednorodności ( symetrii ) od miejsca i czasu.
  • Teoretycznie zwykle odwracalne w czasie (jeśli nie- kwantu ), przy czym czas sam jest nieodwracalna .

Przykłady

Główny artykuł: Lista ustaw w nauce
Zobacz także: praw naukowych nazwanych po ludzi

Niektóre z bardziej znanych praw przyrody znajdują się Isaac Newton „s teorii (teraz) mechaniki klasycznej , prezentowanych w jego Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , a Albert Einstein ” s teorii względności . Inne przykłady prawami natury to prawo Boyle'a gazów, prawa zachowania , cztery prawa termodynamiki , etc.

Ustaw jako definicje

Wiele prawa naukowe są sformułowane w kategoriach matematycznych (np Newtona drugie prawo F = dp / dt , albo zasadę nieoznaczoności , albo Zasada najmniejszego działania lub przyczynowości ). Chociaż te prawa naukowe wyjaśnienia, co nasze zmysły postrzegają, nadal są empiryczne, a więc nie są „matematyczne” prawa. (Prawa matematyczne można udowodnić wyłącznie matematyki, a nie przez eksperymentu naukowego).

Przepisy są konsekwencje symetrii matematycznych

Główny artykuł: Symetria (fizyka)

Inne przepisy odzwierciedlają symetrie matematycznych występujących w przyrodzie (powiedzmy Zakaz Pauliego odzwierciedla tożsamość elektronów, prawa zachowania odzwierciedlać homogeniczność z miejsca , czasu, transformacje Lorentza odzwierciedla symetrię obrotową czasoprzestrzeni ). Przepisy są stale sprawdzane doświadczalnie na coraz wyższe stopnie dokładności. Jest to jeden z głównych celów nauki. Tylko dlatego, że przepisy nie zostały zaobserwowane naruszane nie wyklucza testując je na zwiększonej dokładności lub w nowych rodzajach warunków, aby potwierdzić, czy nadal będą trzymać, czy też łamią, a co można odkryć w tym procesie. To jest zawsze możliwe dla prawa być unieważnione lub okazały się mieć ograniczenia, przez powtarzalny eksperymentalnych dowodów, każdy powinien go przestrzegać.

Ugruntowane prawa zostały rzeczywiście unieważnione w niektórych szczególnych przypadkach, ale nowe preparaty stworzone w celu wyjaśnienia rozbieżności można powiedzieć, że po uogólniać, zamiast obalić, oryginały. Oznacza to, że unieważnione przepisy okazały się być jedynymi bliskimi przybliżenia (patrz poniżej), do których należy dodać inne warunki lub czynniki na pokrycie uprzednio ujęte-na warunkach, na przykład bardzo dużych lub bardzo małych skalach czasu i przestrzeni, ogromne prędkości lub masy itd tak więc, zamiast niezmiennej wiedzy, prawa fizyki są lepiej postrzegane jako serię poprawę i bardziej precyzyjne uogólnień.

Wiele podstawowe prawa fizyczne są matematyczne konsekwencje różnych symetrii przestrzeni, czasu lub innych aspektów natury. W szczególności, twierdzenie noether łączy niektórych ustaw ochronnych dla niektórych symetrie. Na przykład, zasada zachowania energii jest konsekwencją symetrii przesunięcia czasu (no chwila czasu jest inna niż jakakolwiek inna), natomiast zachowanie pędu jest konsekwencją symetrii (jednorodności) miejsca (nie ma miejsca w przestrzeni jest wyjątkowy, lub różni się od innych). Nieodróżnialności wszystkich cząstek każdego podstawowego typu (na przykład, elektrony lub fotonów) prowadzi się Diraca i Bose statystyki kwantowe, które z kolei wynik w zasadzie wykluczania Pauli do fermionami i w BEC do bozonów . Symetria obrotowa od czasu i miejsca osi współrzędnych (gdy jeden jest traktowana jako urojony, drugi jako prawdziwy) powoduje transformacje Lorentza , które z kolei w wyniku względności teoretycznej. Symetria między bezwładności i grawitacyjnego masy powoduje ogólną wzgl .

Odwrotności kwadratu prawo interakcji pośredniczą bezmasowych bozonów jest matematyczną konsekwencją 3-wymiarowości przestrzeni .

Jedną ze strategii w poszukiwaniu najbardziej podstawowych praw natury jest poszukiwanie najbardziej ogólnej grupy symetrii matematycznej, które mogą być stosowane do oddziaływań fundamentalnych.

Ustaw jako przybliżeń

Niektóre przepisy są tylko przybliżone innych bardziej ogólnych przepisów prawa, a są dobre przybliżeń o ograniczonej dziedziny zastosowania. Na przykład, dynamiki Newtona (który jest oparty na transformacji Galilejskich) jest ograniczenie niskiej prędkości specjalnego wzgl (od Galilejczyku transformacji niskiej prędkości zbliżenie do transformacji Lorentza). Podobnie Newtona grawitacji prawo jest niskie masy zbliżanie ogólnym względność i prawa Culomba jest przybliżeniem Quantum Elektrodynamika w dużych odległościach (w stosunku do zakresu słabych). W takich przypadkach, to jest wspólne korzystanie z prostszych, przybliżone wersje przepisów ustawowych, zamiast uściślenia przepisów ogólnych.

Historia

W porównaniu do pre-nowoczesnych rachunków przyczynowości , prawa natury wypełnić rolę boskiej przyczynowości , z jednej strony, a rachunki takie jak Plato „s teorii formy na drugą.

Obserwacja, że istnieją podstawowe prawidłowości przyrody w terminach od prehistorycznych czasów, ponieważ uznanie związków przyczynowo-skutkowych jest implicite uznanie, że istnieją prawa natury. Uznanie takich regularności jako niezależne praw naukowych per se , choć była ograniczona przez ich uwikłania w animizm , a do przypisania wielu efektów, które nie mają łatwo oczywistych przyczyn, takich jak meteorologicznych , astronomicznych i biologiczne zjawiska do działania różne bogowie , duchy , nadprzyrodzone istoty , itd. Obserwacja i spekulacje na temat natury były ściśle związane z metafizyki i moralności.

W Europie, systematyczne teoretyzowanie na temat natury ( physis ) rozpoczęła się we wczesnych greckich filozofów i naukowców i kontynuowano do hellenistycznych i rzymskich cesarskich okresy, podczas których czasy wpływ intelektualny prawa rzymskiego coraz stały najważniejsza.

Formuła „prawo natury” najpierw pojawia się jako „żywą metaforą” preferowane przez łacińskich poetów Lukrecjusza , Wergiliusza , Ovid , Manilius , w czasie zyskuje mocną obecność teoretyczną w traktatach prozy Seneca i Pliniusz . Dlaczego ten Roman pochodzenie? Według [historyk i klasycystycznym Daryn] perswazyjnej narracji Lehoux za pomysł był możliwy dzięki kluczowej roli ujednoliconej ustawy i argumentów sądowej w życiu i kulturze rzymskiej.

Dla Rzymian. , , miejsce par excellence, gdzie etyka, prawo, natura, religia i polityka nakładają jest sąd. Kiedy czytamy Seneki naturalne pytania i oglądać znowu i znowu, jak on odnosi standardy dowodów, oceny świadka, argumentów i dowodów, możemy uznać, że czyta jeden z wielkich rzymskich retorykę od wieku, dokładnie zanurzone w metodzie sądowej. I nie Seneca sam. Modele prawne wyroku naukowej pojawić się w każdym miejscu i na przykład okazać się równie integralną Ptolemeusza podejścia jest do weryfikacji, gdzie umysł jest przypisany rolę sędziego, zmysły, które ujawnienia dowodów i dialektyczny powodem, że z sama ustawa.

Precyzyjne sformułowanie Jakie są obecnie uznawane za nowoczesne i ważnych deklaracji praw terminach przyrody z 17 wieku w Europie, z początkiem dokładnego eksperymentowania i rozwoju zaawansowanych form matematyki. W tym okresie naturalnych filozofów takich jak Isaac Newton byli pod wpływem widoku religijnej który orzekł, że Bóg ustanowił absolutny, uniwersalne i niezmienne prawa fizyczne. W rozdziale 7 The World , René Descartes opisane „natura”, jak sama materii, niezmienny, jak stworzony przez Boga, a tym samym zmiany w części „mają być przypisane do natury. Zasady, według których zmiany te mają miejsce nazywam„prawa Natura'." Nowoczesna metoda naukowa , która ukształtowała się w tym czasie (z Francis Bacon i Galileo ), mającej na celu całkowitego oddzielenia nauki od teologii, z minimalnym spekulacji na temat metafizyki i etyki. Prawo naturalne w sensie politycznym, pomyślany jako uniwersalny (tzn oderwane od sekciarskiej religii i wypadków miejsce), został również opracowany w tym okresie (przez Grotius , Spinozy i Hobbesa , by wymienić tylko kilka).

Pozostałe pola

Niektóre matematyczne twierdzenia i aksjomaty są określane jako prawa, ponieważ stanowią one podstawę do logicznego prawami empirycznymi.

Przykłady innych zaobserwowanych zjawisk czasami opisywanych jako prawa obejmują prawo Tytus-Bode pozycji planetarnych, rozkład zipfa Językoznawstwa Prawo Moore'a wzrostu technologicznego. Wiele z tych przepisów są objęte zakresem niewygodnej nauki . Inne przepisy są pragmatyczne i obserwacyjne, takie jak prawa niezamierzonych konsekwencji . Przez analogię, zasady w innych dziedzinach nauki są czasami luźno dalej „prawa”. Należą brzytwę Ockhama jako zasada filozofii i zasady Pareto ekonomii.

Zobacz też

Uwagi

Referencje

Linki zewnętrzne