lei da física - Physical law

Este artigo é sobre a filosofia das leis científicas. Para os aspectos científicos e matemáticos, consulte leis da ciência .

A lei física ou uma lei da física é uma declaração " inferida a partir de fatos particulares, aplicável a um grupo ou classe de definido fenômenos , e expresso pela afirmação de que um determinado fenômeno ocorre sempre se certas condições estar presente." Leis físicas são tipicamente conclusões baseadas científicos repetidos experimentos e observações ao longo de muitos anos e que passaram a ser aceitas universalmente dentro da comunidade científica . A produção de resumo do nosso meio ambiente na forma de tais leis é um objectivo fundamental da ciência . Estes termos não são utilizados da mesma forma por todos os autores.

A distinção entre lei natural no sentido político-legal e lei da natureza ou lei física no sentido científico é um moderno, ambos os conceitos que estão sendo igualmente derivado da physis , a palavra grega (traduzido para o latim como natura ) para a natureza .

Descrição

Várias propriedades gerais de leis físicas foram identificados. leis físicas são as seguintes:

  • Verdade, pelo menos dentro de seu regime de validade. Por definição, nunca houve observações contraditórias repetíveis.
  • Universal. Eles aparecem para aplicar em todo o universo.
  • Simples. Eles são normalmente expressa em termos de uma única equação matemática.
  • Absoluto. Nada no universo parece afetá-los.
  • Estável. Inalterado desde descoberto pela primeira vez (embora possam ter se mostrado aproximações de leis de ver mais precisos " Leis como aproximações " abaixo),
  • Onipotente. Tudo no universo aparentemente deve cumpri-las (de acordo com observações).
  • Geralmente conservador de quantidade.
  • Muitas expressões de homogeneidades existentes ( simetrias ) de espaço e tempo.
  • Tipicamente teoricamente reversível no tempo (se não quântica ), embora o próprio tempo é irreversível .

Exemplos

Ver artigo principal: Lista de leis na ciência
Veja também: As leis científicas nomeadas após povos

Algumas das mais famosas leis da natureza são encontrados em Isaac Newton 'teorias s de (agora) a mecânica clássica , apresentados em seu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , e no Albert Einstein ' s teoria da relatividade . Outros exemplos de leis da natureza incluem a lei de Boyle de gases, leis de conservação , as quatro leis da termodinâmica , etc.

Leis como definições

Muitas leis científicas são formuladas em termos matemáticos (por exemplo, a segunda lei de Newton F = dp / dt , ou o princípio da incerteza , ou o Princípio de Hamilton , ou causalidade ). Embora essas leis científicas explicar o que os nossos sentidos percebem, eles ainda são empíricos, e por isso não são leis "matemáticos". (Leis matemáticas pode ser provado puramente pela matemática e não pela experiência científica.)

Leis sendo consequências de simetrias matemáticas

Ver artigo principal: Symmetry (física)

Outras leis refletem simetrias matemáticas encontradas na natureza (por exemplo, o princípio de exclusão de Pauli reflete a identidade de elétrons, leis de conservação refletem homogeneidade de espaço , tempo, transformações de Lorentz refletir simetria rotacional de espaço-tempo ). Leis são constantemente verificados experimentalmente para graus mais elevados de precisão. Esta é uma das principais metas da ciência. Só porque as leis nunca foram observados a ser violados não impede testá-las em maior precisão ou em novos tipos de condições para confirmar se eles continuam a manter, ou se eles quebram, eo que pode ser descoberto no processo. É sempre possível que as leis sejam invalidados ou comprovadamente, tenham limitações, por evidência experimental repetível, caso sejam observados.

leis bem estabelecidas foram de fato invalidado em alguns casos especiais, mas as novas formulações criadas para explicar as discrepâncias pode ser dito para generalizar em cima, ao invés de derrubar, os originais. Ou seja, as leis invalidadas foram encontrados para ser apenas aproximações próximo (veja abaixo), a que outros termos ou fatores devem ser adicionados para cobrir anteriormente não contabilizada condições, balanças por exemplo, muito grandes ou muito pequenos de tempo ou espaço, enormes velocidades ou massas, etc. Assim, em vez de conhecimento imutável, as leis físicas são melhor vistos como uma série de melhorar e generalizações mais precisos.

Muitas leis fundamentais da física são conseqüências matemáticas de várias simetrias de espaço, tempo, ou outros aspectos da natureza. Especificamente, o teorema de Noether conecta algumas leis de conservação para certas simetrias. Por exemplo, conservação de energia é uma consequência da simetria mudança de tempo (nenhum momento do tempo é diferente de qualquer outro), enquanto que a conservação do momento é uma consequência da simetria (homogeneidade) de espaço (sem lugar no espaço é especial, ou diferente de qualquer outro). O indistinguibilidade de todas as partículas de cada tipo fundamental (por exemplo, os electrões, ou fotões) resulta na Dirac e Bose estatísticas quânticos, que por sua vez resultam no princípio de exclusão de Pauli para fermiones e em Bose-Einstein para bosões . A simetria de rotação entre o tempo e espaço eixos de coordenadas (quando um é tomado como imaginário, outro como real) resulta em transformações de Lorentz , que por sua vez resultam em relatividade especial teoria. Simetria entre inércia e gravitacionais de massa resulta em relatividade geral .

A lei inversa da raiz quadrada de interacções mediadas por bosões sem massa é a consequência matemática da 3-dimensionalidade do espaço .

Uma estratégia na busca de leis mais fundamentais da natureza é para procurar o grupo de simetria matemática mais geral que pode ser aplicado para as interações fundamentais.

Leis como aproximações

Algumas leis são apenas aproximações de outras leis mais gerais, e são boas aproximações com um domínio restrito de aplicabilidade. Por exemplo, dinâmica newtoniana (que se baseia em transformações de Galileu) é o limite de baixa velocidade de relatividade especial (uma vez que a transformação de Galileu é a aproximação de baixa velocidade para a transformação de Lorentz). Da mesma forma, o newtoniano gravitação direito é uma aproximação de baixa massa de relatividade geral, e a lei de Coulomb é uma aproximação para electrodinâmica quântica a grandes distâncias (em comparação com a gama de interacções fracas). Em tais casos, é comum usar as versões mais simples, aproximados das leis, em vez das leis gerais mais precisos.

História

Comparado ao pré-modernas contas de causalidade , leis da natureza preencher o papel desempenhado pela causalidade divina por um lado, e as contas, como Platão 's teoria das formas , por outro.

A observação de que há regularidades subjacentes em datas natureza de pré-históricos vezes, desde o reconhecimento das relações de causa e efeito é um reconhecimento implícito de que existem leis da natureza. O reconhecimento de tais regularidades como leis científicas independentes , por si só , porém, foi limitada pela sua emaranhamento em animismo , e pela atribuição de muitos efeitos que não têm fatores determinantes, tais prontamente óbvias como meteorológicos , astronômicos e biológica fenômenos às ações de vários deuses , espíritos , seres sobrenaturais , etc. Observação e especulações sobre a natureza estavam intimamente ligada à metafísica e moral.

Na Europa, a teorização sistemática sobre a natureza ( physis ) começou com os primeiros filósofos e cientistas gregos e continuou nos helenístico e imperial romana períodos, durante os quais vezes a influência intelectual do direito romano se tornou cada vez mais importante.

A "lei da natureza" fórmula aparece pela primeira vez como "uma metáfora ao vivo" favorecido por poetas latinos Lucrécio , Virgílio , Ovídio , Manilius , em tempo ganhando uma presença teórica firme nos tratados em prosa de Seneca e Plínio . Por que essa origem romana? De acordo com [historiador e classicista Daryn] narrativa convincente de Lehoux, a idéia foi possível graças ao papel central da lei codificada e argumento forense na vida romana e cultura.

Para os romanos. . . o lugar por excelência onde a ética, lei, natureza, religião e política se sobrepõem é o tribunal. Quando lemos de Sêneca Questões naturais , e assistir uma e outra vez apenas como ele se aplica padrões de evidência, avaliação testemunha, argumento e prova, podemos reconhecer que estamos lendo um dos grandes retóricos romanos da época, completamente imerso no método forense. E não Seneca sozinho. Modelos legais do julgamento científico transformar-se em todo o lugar, e, por exemplo provar igualmente parte integrante de Ptolomeu abordagem 's para verificação, onde a mente é atribuído o papel de magistrado, os sentidos que de divulgação de provas e razão dialética que a do própria lei.

A formulação precisa do que são agora reconhecidos como declarações modernos e válidos das leis da natureza datas do século 17 na Europa, com o início da experimentação e desenvolvimento de formas avançadas de matemática exata. Durante este período, os filósofos naturais , como Isaac Newton foram influenciadas por uma visão religiosa que considerou que Deus havia instituído leis físicas absolutos, universais e imutáveis. No capítulo 7 do Mundo , René Descartes descreveu a "natureza" como a própria matéria, imutável como criado por Deus, portanto, mudanças em partes "devem ser atribuídas à natureza. As regras segundo as quais essas mudanças ocorrem eu chamo de 'leis de natureza'." O moderno método científico que tomou forma neste momento (com Francis Bacon e Galileu ), que visa a total separação da ciência da teologia, com a especulação mínimas sobre metafísica e ética. A lei natural no sentido político, concebido como universal (ou seja, divorciado da religião sectária e acidentes de lugar), também foi elaborado nesse período (por Grotius , Spinoza e Hobbes , para citar alguns).

outros campos

Alguns matemáticos teoremas e axiomas são referidos como leis, porque eles fornecem fundamento lógico para leis empíricas.

Exemplos de outros fenômenos observados às vezes descritos como leis incluem a Lei de Titius-Bode de posições planetárias, a lei de Zipf da lingüística, a lei de Moore de crescimento tecnológico. Muitas dessas leis se inserem no âmbito da ciência desconfortável . Outras leis são pragmáticos e observacional, como a lei das conseqüências não intencionais . Por analogia, os princípios em outros campos de estudo são, por vezes vagamente referido como "leis". Estes incluem a navalha de Occam como um princípio de filosofia e o princípio de Pareto da economia.

Veja também

Notas

Referências

links externos