물리학 법칙이 우주의 속성을 설명합니까? [닫은]
물리 법칙은 무엇을 설명합니까? 우주의 속성을 설명합니까? 아니면 물리 이론에 의해 설명되는 우주의 속성과 법칙이 이러한 이론이 작동하는 방식을 설명합니까?
답변
법칙과 속성은 물리학에서 함께 작동합니다. 뉴턴의 세 가지 운동 법칙과 만유 중력 법칙, 맥스웰 방정식, 열역학 법칙, 보일의 법칙, 유체 역학의 Navier-Stokes 방정식 및 일반 상대성 이론의 아인슈타인 방정식과 같은 법칙은 일반적으로 물체가 어떻게 작동하는지 알려줍니다. . 이러한 법칙을 특정 물체 또는 물질에 적용하려면 질량, 운동량, 전하, 압력, 밀도, 온도, 점도 등과 같은 물체 또는 물질의 일부 속성을 알아야합니다.
때때로 법칙은 근사치이며 특정 시나리오에서만 좋은 근사치라는 것을 알고 있습니다. 뉴턴의 법칙은 비 상대 론적 속도와 약한 중력장에서만 좋은 근사치입니다. Navier-Stokes 방정식은 뉴턴 유체에만 적용됩니다. 보일의 법칙은 이상 기체에만 적용됩니다. 일반적으로 우리는 원칙적으로 더 복잡한 시나리오에서 작동하도록 대략적인 법칙을 수정하는 방법을 알고 있습니다. 이것에 대한 큰 예외는 일반 상대성 이론과 양자 역학 사이의 갈등인데, 현재 우리가 어떻게 해결해야할지 모릅니다.
이 모든 별도의 법칙 뒤에는 또 다른 계층이 있습니다. 우리는 물체의 속성이 무작위로 변하지 않는 것을 관찰합니다. 대신 우주는 질량 / 에너지 보존, 운동량, 각운동량 및 전하와 같은 특정 기본 원칙을 따르며, 이는 물체의 속성이 어떻게 변할 수 있는지를 제한합니다. 이러한 보존 원리는 양자 역학에서 시공간의 대칭 및 양자 장의 대칭과 관련이 있습니다. 보존 법칙과 대칭 사이의 연결을 Noether의 정리 라고 합니다.
이러한 모든 법칙과 속성은 궁극적으로 실험적 관찰에 기반합니다. 질량 / 에너지, 운동량, 전하 등이 무작위로 변경된 물체를 관찰했다면 이러한 법칙 중 일부를 다시 생각해야합니다. 그러나 물리학 자들은 이러한 법칙 (특히 기본 보존 원칙)에 대해 높은 신뢰를 갖고있어 실험 결과 나 관찰이 모순되는 것처럼 보일 때 첫 번째 반응은 법칙을 그대로 유지하는 대체 설명을 찾는 것입니다. 때때로 이것은 새로운 입자 (예 : 중성미자 또는 Higgs boson)의 발견으로 이어집니다. 때로는 새로운 입자에 대한 검색이 여전히 진행 중입니다 (암흑 물질이 이에 대한 예입니다).
예측력. 이것이 귀하의 질문에 대한 답변입니다. 물리학 법칙은 우주의 수학적 설명으로 우주의 행동을 예측하는 현상 학적 힘을 제공합니다.
이제 우주 (그리고 우리 법칙)의 이러한 행동은 그것이 다른 장소에서 동일한 지, 그리고 시간이 지남에 따라 변하는 지에 대해 질문 할 수 있습니다.
그런 다음 실험을하고 수년 동안 개발 한 이론을 정당화하고 그중 일부는 법칙이됩니다. 우리가 수년에 걸쳐 새롭고 새로운 이론을 개발함에 따라, 새로운 이론은 더 나은 예측력을 가지고 있으므로 우주가 어떻게 작동하는지 더 잘 이해하는 데 도움이되기 때문에 오래된 이론 중 일부는 새로운 법칙으로 대체됩니다.
가장 쉬운 대답은 물리학 법칙이 지금까지의 실험적 관찰을 요약한다는 것입니다. 예를 들어 Maxwell의 방정식은 지금까지 모든 전자기 실험의 결과를 요약합니다. 즉, 이러한 실험의 모든 결과는 해당 방정식 / 법칙을 사용하여 예측할 수 있습니다.
"우주의 속성"이 "지금까지 실험적으로 관찰 한 것"과 동일하다면 물리학 법칙은 우주의 속성을 설명합니다. 그러나 그 연결은 물리학보다 철학의 영역에 더 가깝습니다.
물리 이론과 현실의 본질 사이의 관계에 대한 관점을 더 자세히 읽으 려면 기초 질문 연구소에서 주최 하는 우수한 에세이 콘테스트를 확인하는 것이 좋습니다 . 개인적으로 가장 좋아하는 것은 수학과 물리학 사이의 "신비한"연결 에 관한 대회입니다 .
질문을 더 잘 해결하기 위해 물리 이론이 작동하는 이유는 수학을 기반으로하기 때문에 논리적으로 일관성이 있다는 것입니다. 수학의 논리적 일관성은 실제적이지만 물리적 특성은 아닌 것 같습니다. 그러나 그것은 당신이 현실의 물리적 특성과 비 물리적 특성이 모두 존재한다는 사실을 받아들이 느냐에 달려 있습니다.
물리학의 법칙은 우리가 과거에 개발 한 수학 언어로 쓰여진 우주가 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 이해 일뿐입니다.