Les lois de la physique décrivent-elles les propriétés de l'univers? [fermé]
Que décrivent les lois de la physique? Décrivent-ils les propriétés de l'univers? Ou les propriétés de l'univers décrites par les théories physiques et les lois décrivent-elles comment ces théories fonctionnent?
Réponses
Les lois et les propriétés fonctionnent ensemble en physique. Les lois - telles que les trois lois du mouvement de Newton et la loi de la gravitation universelle, les équations de Maxwell, les lois de la thermodynamique, la loi de Boyle, les équations de Navier-Stokes en dynamique des fluides et les équations de relativité générale d'Einstein - nous disent comment les objets en général se comporteront . Pour appliquer ces lois à des objets ou des substances spécifiques, nous devons connaître certaines propriétés de ces objets ou substances, telles que la masse, la quantité de mouvement, la charge, la pression, la densité, la température, la viscosité, etc.
Parfois, les lois sont des approximations et nous savons qu'elles ne sont que de bonnes approximations dans certains scénarios. Les lois de Newton ne sont que de bonnes approximations à des vitesses non relativistes et dans des champs gravitationnels faibles. Les équations de Navier-Stokes s'appliquent uniquement aux fluides newtoniens. La loi de Boyle ne s'applique qu'aux gaz parfaits. Habituellement, nous savons en principe modifier les lois approchées pour travailler dans des scénarios plus complexes. La grande exception à cela est le conflit entre la relativité générale et la mécanique quantique, que nous ne savons pas comment résoudre pour le moment.
Il y a une autre couche derrière toutes ces lois distinctes. On observe que les propriétés des objets ne changent pas au hasard. Au lieu de cela, l'univers se conforme à certains principes sous-jacents fondamentaux tels que la conservation de la masse / énergie, le moment, le moment cinétique et la charge électrique, qui limitent la façon dont les propriétés des objets peuvent changer. Ces principes de conservation sont liés aux symétries de l'espace-temps et aux symétries des champs quantiques en mécanique quantique. Le lien entre les lois de conservation et les symétries est appelé théorème de Noether .
Toutes ces lois et propriétés reposent en définitive sur l'observation expérimentale. Si jamais nous observions un objet dont la masse / énergie, l'élan, la charge, etc. changeaient au hasard, nous devrons repenser certaines de ces lois. Mais les physiciens ont une telle confiance dans ces lois (et en particulier dans les principes de conservation sous-jacents) que lorsque les résultats expérimentaux ou les observations semblent les contredire, la première réaction est de rechercher une explication alternative qui maintient les lois intactes. Parfois cela conduit à la découverte de nouvelles particules (comme le neutrino ou le boson de Higgs); parfois la recherche de nouvelles particules est toujours en cours (la matière noire en est un exemple).
Pouvoir prédictif. Voici la réponse à votre question. Les lois de la physique sont une description mathématique de l'univers nous donnant le pouvoir phénoménologique de prédire le comportement de l'univers.
Maintenant, ce comportement de l'univers (et de nos lois) peut être remis en question s'il est le même à différents endroits et s'il change avec le temps.
Les lois de la physique fonctionnent-elles partout dans l'univers?
Les lois de la physique évoluent-elles?
Nous faisons ensuite des expériences, et elles justifient les théories que nous avons développées au fil des ans et certaines d'entre elles deviennent des lois. Au fur et à mesure que nous avons progressé au fil des ans en développant des théories de plus en plus récentes, certaines des anciennes sont remplacées par de nouvelles lois car les nouvelles théories ont un meilleur pouvoir prédictif et nous aident ainsi à mieux comprendre le fonctionnement de l'univers.
La réponse la plus simple est que les lois de la physique résument nos observations expérimentales jusqu'à présent. Par exemple, les équations de Maxwell résument les résultats de toutes les expériences électromagnétiques jusqu'à présent, c'est-à-dire que tous les résultats de ces expériences peuvent être prédits en utilisant ces équations / lois.
Dans la mesure où «les propriétés de l'univers» sont les mêmes que «ce que nous avons observé expérimentalement jusqu'à présent», alors oui, les lois de la physique décrivent les propriétés de l'univers. Cette connexion, cependant, relève plus du domaine de la philosophie que de celui de la physique.
Pour en savoir plus sur les perspectives sur la relation entre les théories physiques et la nature de la réalité, je vous recommande de consulter les excellents concours de rédaction organisés par l'institut des questions fondamentales. Un favori personnel est le concours sur le lien «mystérieux» entre les mathématiques et la physique .
Pour peut-être mieux répondre à votre question, ce qui fait que les théories physiques fonctionnent, c'est qu'elles sont logiquement cohérentes car elles sont basées sur les mathématiques. La cohérence logique des mathématiques est réelle mais ne semble pas être une qualité physique, mais alors cela dépend si vous acceptez qu'il existe à la fois des qualités physiques et non physiques de la réalité.
Les lois de la physique ne sont rien d'autre que notre compréhension du fonctionnement de l'univers écrit dans le langage des mathématiques que nous avons développé au cours du passé.