物理法則は宇宙の性質を説明していますか？[閉まっている]
物理法則は何を説明していますか？彼らは宇宙の性質を説明していますか？それとも、物理理論によって記述された宇宙の特性と、それらの理論がどのように機能するかを法則が記述していますか？
回答
法則と特性は物理学で連携して機能します。ニュートンの3つの運動の法則と万有引力の法則、マクスウェルの方程式、熱力学の法則、ボイルの法則、流体力学のナビエ・ストークス方程式、アインシュタインの一般相対性理論などの法則は、オブジェクトが一般的にどのように動作するかを示しています。 。これらの法則を特定の物体または物質に適用するには、質量、運動量、電荷、圧力、密度、温度、粘度など、それらの物体または物質のいくつかの特性を知る必要があります。
法則が近似である場合があり、特定のシナリオではそれらが適切な近似にすぎないことがわかっています。ニュートンの法則は、非相対論的速度および弱い重力場での適切な近似にすぎません。ナビエ・ストークス方程式はニュートン流体にのみ適用されます。ボイルの法則は理想気体にのみ適用されます。通常、より複雑なシナリオで機能するように近似法則を修正する方法を原則的に知っています。これに対する大きな例外は、一般相対性理論と量子力学の間の対立であり、現時点では解決方法がわかりません。
これらすべての別々の法則の背後には別の層があります。オブジェクトのプロパティがランダムに変化しないことを確認します。代わりに、宇宙は、質量/エネルギー、運動量、角運動量、電荷の保存など、オブジェクトのプロパティがどのように変化するかを制限する特定の基本的な基本原則に準拠しています。これらの保存原理は、時空の対称性と量子力学における場の量子論の対称性に関連しています。保存則と対称性の間のリンクは、ネーターの定理と呼ばれます。
これらの法則と特性はすべて、最終的には実験的観察に基づいています。質量/エネルギー、運動量、電荷などがランダムに変化する物体を観察した場合、これらの法則のいくつかを再考する必要があります。しかし、物理学者はこれらの法則（特に基本的な保全原則）に非常に高い信頼を置いているため、実験結果や観察結果がそれらと矛盾しているように見える場合、最初の反応は法則を損なわないようにする代替の説明を探すことです。これにより、新しい粒子（ニュートリノやヒッグス粒子など）が発見されることがあります。新しい粒子の探索がまだ進行中の場合もあります（暗黒物質はその一例です）。
予測力。これがあなたの質問に対する答えです。物理法則は、宇宙の数学的記述であり、宇宙の振る舞いを予測する現象論的な力を与えてくれます。
今、宇宙のこの振る舞い（そして私たちの法則）は、それが異なる場所で同じであるかどうか、そしてそれが時間とともに変化するかどうかを疑問視することができます。
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それから私たちは実験をします、そしてそれらは私たちが何年にもわたって開発した理論を正当化し、それらのいくつかは法になります。何年にもわたって新しい理論の開発が進むにつれて、新しい理論の予測力が向上し、宇宙の仕組みをよりよく理解できるようになるため、古い理論の一部が新しい法則に置き換えられます。
最も簡単な答えは、物理法則がこれまでの実験的観察を要約しているということです。たとえば、マクスウェルの方程式は、これまでのすべての電磁実験の結果を要約しています。つまり、これらの実験のすべての結果は、これらの方程式/法則を使用して予測できます。
「宇宙の性質」が「これまでに実験的に観察したもの」と同じである限り、そうです、物理法則は宇宙の性質を説明しています。しかし、そのつながりは、物理学よりも哲学の領域にあります。
物理理論と現実の性質との関係についての展望をさらに読むために、私は基礎質問研究所が主催する優れたエッセイコンテストをチェックすることをお勧めします。個人的なお気に入りは、数学と物理学の間の「神秘的な」関係に関するコンテストです。
おそらくあなたの質問にもっとうまく対処するために、物理理論を機能させるのは、数学に基づいているため、論理的に一貫しているということです。数学の論理的一貫性は現実ですが、物理的な性質ではないようですが、それは、現実の物理的性質と非物理的性質の両方が存在することを受け入れるかどうかによって異なります。
物理法則は、私たちが過去に開発した数学の言語で書かれた宇宙の仕組みについての私たちの理解に他なりません。