Fizički zakoni

Zakon fizike ili zakon nauke je teoretska izjava ,,izvedena iz određenih činjenica koje se primenjuju na definisanu grupu ili skup fenomena izraženu izjavom da poseban fenomen dolazi uz posebne uslove". Zakoni fizike su uglavnom zaključci bazirani na ponovljenim naučnim eksperimentima i zapažanjima tokom mnogo godina i koji su prihvaćeni u naučnom društvu. Proizvodnja opisa našeg okruženja u obliku zakona je glavni cilj nauke. Ove nazive ne koriste svi autori na isti način.

Razlika između prirodnog zakona u politički prihvatljivom smislu i zakona prirode ili zakona fizike u naučnom smislu je o modernosti, gde su oba naziva izvučena od grčke reči physis (prevedeno od latinske reči natura) što znači ,, priroda".

Deskripcija

Nekoliko osnovnih odlika zakona fizike su otkriveni do sada. Fizički zakoni su:

• Isiniti, barem u njihovom krugu valjanosti. Po definiciji, nije nikad bilo ponavljajućih kontradiktornih zapažanja.
• Univerzalni. Čini se da se oni primenjuju svuda u univerzumu.
• Jednostavni. Oni su tipično prikazani u obliku jedne matematičke formule.
• Apsolutni. Čini se da ništa u univerzumu ne utiče na njih.
• Stabilni. Još od njihovog otkrića nisu se promenili(iako su se možda prikazali kao aproksimacija preciznijeg zakona-pogledaj "Zakoni kao aproksimacije" dole).
• Omnipotentni. Sve u univerzumu se mora pridržavati njih (po zapažanjima).
• Uglavnom konzervativne količine.
• Često su izrazi postojeće homogenosti (simetrije) prostora i vremena.
• Obično je teoretski ponovljiv u vremenu (ako je ne-kvantni), mada je i vreme samo nepovratno.

Primeri

Neki od poznatijih zakona prirode mogu se naći u teoriji klasične mehanike Isaka Njutna predstavljene u njegovoj Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, i u teoriji relativnosti Alberta Ajnštajna. Drugi primeri zakona prirode uključuju Bojlov zakon gasova, konzervacione zakone, 4 zakona termodinamike itd.

Zakoni kao definicije

Mnogi fizički zakoni su matematičko definisani(npr.Drugi Njutnov zakon F = ​^dp⁄_dt, ili Relacije neodređenosti, princip najmanjeg dejstva, Uzročnost) Dok ovi naučni zakoni objašnjavaju šta naša čula osećaju, oni su i dalje empirijski i tako nisu "matematički" zakoni.(Matematički zakoni se mogu dokazati čistom matematikom, a ne naučnim eksperimentom.)

Zakoni su posledice matematičkih simetrija

Ostali zakoni odražavaju matematičke simetrije koje se nalaze u Prirodi.(Pr. Pauliov princip isključenja odražava identitet elektrona, zakoni o odražavanju homogenosti prostora i vremena, Lorencove transformacije reflektuju rotacionu simetriju prostora-vremena). Zakoni se konstantno provjeravaju eksperimentalno na višim i višim stepenima preciznosti. Ovo je jedan od glavnih ciljeva nauke. Samo zato što zakoni nikad nisu bili predviđeni da se krše, ne sprečava njihovo testiranje sa povećanom tačnošću ili novim vrstama uslova da bi potvrdili da li oni i dalje drže ili da li se raskidaju i šta se može otkriti u procesu.

Zakoni kao aproksimacije

Neki zakoni su samo aproksimacije drugih opštijih zakona, i dobre su aproksimacije sa ograničenim domenom primenljivosti. Na primer Njutnova dinamika (koji se zasniva na Galilejevim transformacijama) je ograničenje male brzine posebne relativnosti(pošto je Galileova transformacija spora aproksimacija Lorencovoj transformaciji). Slično tome, Njutnov zakon o gravitaciji je niska masovna aproksimacija generalne relativnosti, i Kolumbov zakon je aproksimacija kvantne elektrodinamike na velikim udaljenostima (u poređenju sa opsegom slabih interakcija). U takvim slučajevima je uobičajeno koristiti jednostavnije, približne verzije zakona, umesto tačnijih opštih zakona. Uvek je moguće da se zakoni poništavaju ili dokazuju da imaju ograničenja, uz ponovljive eksperimentalne dokaze, ako se bilo kakva poštuju.

Uspostavljeni zakoni su zaista bili poništeni u nekim posebnim slučajevima, ali nove formulacije koje su stvorene da objasne neslaganja mogu se reći da generalizuju, umesto da sruše originale. To znači da je utvrđeno da su nevažeći zakoni samo bliske aproksimacije (pogledajte dole), na koje se moraju dodati drugi pojmovi ili faktori kako bi se pokrili prethodno neotkriveni - uslovi, npr. vrlo velike ili veoma male skale vremena ili prostora, ogromne brzine ili mase itd. Dakle, umesto nepromenjenog znanja, fizički zakoni bolje se posmatraju kao niz poboljšanja i preciznije generalizacije.

Mnogi osnovni fizički zakoni su matematičke posledice različitih simetrija prostora, vremena ili drugih aspekata prirode. Konkretno, Noeterova teorema povezuje neke zakone o očuvanju sa određenim simetrijama. Na primer, očuvanje energije je posljedica simetrije smene simetrije vremena (vremenski period se ne razlikuje od bilo kog drugog), dok je očuvanje momenta posledica simetrije (homogenosti) prostora (nijedno mesto u prostoru nije posebno, ili drugačiji od bilo kog drugog). Neotkrivenost svih čestica svakog osnovnog tipa (recimo, elektrona ili fotona) dovodi do kvantne statistike Diraka i Bosea, što za posledicu dovodi do Paulijevog principa isključenja za fermione i u Bose-Einsteinovoj kondenzaciji za bozone. Rotaciona simetrija između vremenskih i svemirskih koordinatnih osi (kada se jedna uzima kao imaginarna, druga kao stvarna) rezultuje Lorecovim transformacijama koje za rezultat imaju posebnu teoriju relativnosti. Simetrija između inercijalne i gravitacione mase rezultuje u opštoj teorijij relativnosti.

Inverzni kvadratni zakon interakcija posredovanih masnim bozonima je matematička posledica trodimenzionalnosti prostora.

Jedna strategija u potrazi za najosnovnijim zakonima prirode je tražiti najopštiju matematičku grupu simetrije koja se može primeniti na temeljne interakcije.

Istorija

U poređenju sa pre-modernim nalazima uzročnosti, zakoni prirode ispunjavaju ulogu božanstvene uzročnosti u jednom pogledu, a u drugom kao nalazi npr. kao Platonova teorija oblika. Zapažanja da postoje osnovne zakonitosti u prirodi datiraju iz praistorijskih]] vremena, još od prepoznavanja urok-posledica veza je implicitno priznanje da postoje zakoni prirode. Prepoznavanje ovih zakoniosti kao nezavisan naučni zakon per se, iako, je bilo limitirano njihovim umotavanjem animizma, i atribucijom mnogih efekta da nemaju spremne očigledne uzroke kao što su meteorološki, astronomski i biološki fenomeni do akcija raznih bogova, duhova, nadprirodnih bića itd. Zapažanja i spekulacije o prirodi u bili vezani prisno za metafiziku i moralnost.

U Evropi, sistematsko teoriziranje o nauci (physis) počelo je sa ranim grčkim filozofima i naučnicima]] i nastavilo se helenističke i rimske periode osvajanja, tokom kojeg su vremena intelekualnog uticaja rimskog zakona povećano postala najvažnija. Formula "zakona prirode" prvi put se pojavljuje kao "živa metafora" favorizovana od strane latinskih pesnika Lukreciusa, Vergilija, Ovidija, Manilijusa dobija čvrsto teoretsko prisustvo u proznim razgovorima Seneka i Plinija. Zašto rimsko poreklo? Po (istoričar i klasičar Darin)Lehuoksovom pripovešću, ideja je bila moguća od centralne uloge kodifikovanog zakona i forenzičkog argumenta u rimskom životu i kulturi.

A za Rimljane...mesto par izvrsnosti gde se etika, zakon, priroda, religija i politika preklapaju je zakonski sud. Kada čitamo Senekova Pitanja prirode i gledamo ponovo i ponovo kako on koristi standarde dokaza, procenjivanje svedoka, argumente i dokaze, možemo da prepoznamo da čitamo jednog od najvećih rimskih retoričara tog doba, potpuno zadubljeni u forenzičke metode. I ne samo Seneka. Pravni modeli naučne procene preokrenu celo mesto i za primer dokažu jednak integral Ptolemejovom prilasku verifikacije, gde je umu data uloga sudije, čulima otkrivanje dokaza i dijalektički razlog samog zakona.

Precizna formulacija onoga što je sad prepoznato kao moderna i važeća izjava zakona prirode datira iz 17. veka u Evropi, sa početkom precizne eksperimentacije i razvijanja naprednih forma matematike. Tokom ovog perioda, prirodni filozofi, kao što je Isak Njutn, u bili uticani od strane religioznih pogleda da je bog uveo apsolutne, univerzalne i nepromenljive zakone fizike. U 7. poglavlju "Sveta", Rene Dekart opisuje priroda kao samu materiju, nepromenjenu a stvorenu od strane Boga, prema tome menja delove da se "pripisuju prirodi. Ove zakone po kojima se promene dešavaju ja nazivam 'zakonima prirode'." Moderne naučne metode koje dobijaju oblik u ovom vremenu (sa [[Fransis Bejkon|Frencisom Bejkonom i [[Galileo Galilej|Galileom) u cilju da potpuno odvoje nauku od teologije, sa najmanjim spekulacijama o metafizici i etici. Prirodni zakoni u političkom smislu, smišljeni kao univerzalni (tako da su razdvojeni od sektaške religijei nesreći tog mesta), su detaljno razrađeni u ovom vremenu (od Grotijusa, Spinoze i Hobosa, da pomenemo samo neke).

Druga polja

Neke matematičke teoreme i aksiomi su povezani sa zakonima jer pružaju logičnu osnovu empirijskim zakonima.

Primeri drugih zapaženih fenomena koji su ponekad opisani kao zakoni uključuju Titiusov zakon planetarnih pozicija, Zipfov zakon lingvistike, Murov zakon o tehnološkom napredovanju. Mnogi od ovih zakona spadaju u domet neugodne nauke.

Ostali zakoni su pragmatični i opservativni, kao što je zakon nenamernih posljedica. Po analogiji, principi u drugim oblastima studija ponekad se nazivaju "zakoni". To uključuje Okamovu britvu kao princip filozofije i Paretov princip ekonomije .