Законы физики

План

Введение 2

Закон тяготения 3

Математика в понимании законов природы 6

Закон сохранения 10

Симметрия законов 11

Противоречивый характер физических законов 16

Заключение 19

Список литературы 21

Наблюдения, делаемые нами в повседневной жизни, так же как более систематические наблюдения в науке, обнаруживают в мире определенную повторяемость или регулярность. За днем всегда следует ночь; времена года повторяются в том же самом порядке; огонь всегда ощущается как горячий; предметы падают, когда мы их роняем, и т. д. Законы науки представляют не что иное, как утверждения, выражающие эти регулярности настолько точно, насколько это возможно. Если некоторая регулярность наблюдается во все времена и во всех местах без исключения, тогда она выступает в форме универсального закона. Не все законы науки являются универсальными. Вместо того чтобы утверждать, что регулярность встречается во всех случаях, некоторые законы утверждают, что она встречается только в определенном проценте случаев. Если этот процент указывается или если каким-либо иным образом делается количественное утверждение насчет отношения одного события к другому, то такое утверждение называют статистическим законом. Оба типа законов
· универсальные и статистически
· необходимы в науке.
Когда используется слово «факт», будем понимать его в смысле единичного утверждения, чтобы ясно отличить его от утверждений универсальных. Универсальные же утверждения будут называться «законами».
Позже различают два вида законов
· эмпирические и теоретические. Законы простого вида иногда называют «эмпирическими обобщениями», или «эмпирическими законами». Они являются простыми потому, что говорят о свойствах, которые можно наблюдать непосредственно. Например, закон теплового расширения представляет обобщение, основанное на многих непосредственных наблюдениях тел, которые расширяются при нагревании. В противоположность этому теоретические понятия или понятия о ненаблюдаемых объектах, таких, как элементарные частицы или электромагнитные поля, должны иметь отношение к теоретическим законам.
Наука начинается с непосредственных наблюдений отдельных фактов. Ничто, кроме этого, не является наблюдаемым. Регулярность не наблюдается непосредственно. Она обнаруживается только тогда, когда многие наблюдения сравниваются друг с другом. Эти регулярности выражаются с помощью утверждений, называемых «законами».
Какая польза от таких законов? Какой цели они служат в науке и повседневной жизни? На это можно ответить двояко: законы используются для объяснения фактов, уже известных, и предсказания фактов, еще неизвестных.
Законы науки используются для объяснения. Никакое объяснение, то есть ничто заслуживающее почетного титула «объяснение», не может быть дано без обращения, по крайней мере к одному закону. (В простых случаях существует только один закон, но в более сложных случаях может затрагиваться совокупность многих законов.) Важно подчеркнуть этот пункт, потому что философы часто утверждают, что они могут объяснить некоторые факты в истории, природе или человеческой жизни каким-то другим способом. Они обычно делают это путем установления некоторого типа факторов или сил, которые объявляются ответственными за появление события, которое должно быть объяснено.
Законы логики и чистой математики благодаря самой их природе не могут быть использованы в качестве основы для научного объяснения, потому что они ничего не говорят нам о том, что отличало бы действительный мир от некоторого другого возможного мира.
Когда мы требуем объяснения факта, частного наблюдения в действительном мире, мы должны использовать эмпирические законы. Они не обладают достоверностью логических и математических законов, но они говорят нам нечто о структуре мира.
В девятнадцатом веке некоторые немецкие физики, такие, как Густав Кирхгофф и Эрнст Мах, говорили, что наука должна спрашивать не «почему?», а «как?». Они имели в виду, что наука не должна искать метафизических агентов, ответственных за некоторые события, а должна только описывать такие события в терминах законов. Такое запрещение спрашивать «почему?» должно быть понятно в его историческом плане. Его предпосылкой была немецкая философская атмосфера того времени, в которой доминировал идеализм в традиции Фихте, Шеллинга и Гегеля. Эти люди чувствовали, что описание того, как мир функционирует, было недостаточным. Они хотели более полного понимания, которое, как они верили, могло быть получено только посредством нахождения метафизических причин, стоящих за явлениями и недостижимых научным методом. Физики отвечали им следующим образом: «Не спрашивайте нас «почему?». Не существует никакого ответа, кроме того, который дают эмпирические законы». Они возражали против вопросов «почему?», так как обычно эти вопросы были метафизическими.
Когда мы говорим, что для объяснения данного факта необходимо использовать научный закон, мы желаем, прежде всего, исключить ту точку зрения, согласно которой метафизические агенты должны быть найдены раньше, чем сам факт может быть адекватно объяснен. В донаучные эпохи это был, конечно, обычный тип объяснения. В те времена мир представлялся населенным духами или демонами, которые непосредственно не наблюдались, но которые своими действиями вызывали в определенное время в прошлом. Геолог на основании бороздчатости валунов может сделать заключение, что некогда в прошлом данная область была покрыта ледником. В каждом случае мы имеем ту же самую логическую схему и ту же ситуацию знания
· известный факт и известный закон, из которых выводится неизвестный факт.
Во многих случаях соответствующие законы могут быть скорее статистическими, чем универсальными. Тогда предсказание будет только вероятным. Метеоролог, например, имеет дело одновременно с точными физическими законами и различными статистическими законами.