Fysisk lov

En fysisk lov beskriver på en generel måde, hvordan de fysiske størrelser, der kendetegner tilstande i et fysisk system, er relateret til hinanden og om nødvendigt ændres. Generelt udtrykkes dette i matematisk form. I den fysiske kontekst omtales disse love også som naturlove eller identificeres med dem.

En fysisk lov vil højst sandsynligt gælde inden for dens gyldighedsområde. Dette gyldighedsområde kontrolleres gennem målrettede fysiske eksperimenter og observationer . Hvis deres resultater er i overensstemmelse med forventningerne, anses loven for at være bekræftet .

Hver fysisk lov er en del af en fysisk teori, der skal være ensartet og fri for modsætninger. En teori, hvis forudsigelser endnu ikke er bekræftet, kaldes en hypotese (såsom strengteori ). En lukket teori er det sæt love, der fuldt ud beskriver et område. For at beskrive z. B. Maxwells ligninger - i deres gyldighedsområde - hele den klassiske elektrodynamik .

De videnskabeligt accepterede fysiske love bestemte det materielle syn på verden fra omkring midten af det 19. til begyndelsen af det 20. århundrede. De stod i kontrast til opfattelsen af, at naturlige processer kan påvirkes af påvirkninger, der stammer udefra systemet forstået som naturen (f.eks. Af højere væsener). Siden da har den fremherskende opfattelse været, at fysiske love har statistisk validitet, det vil sige, at de mere eller mindre sandsynligt finder anvendelse afhængigt af de observerede fænomener og den måde, hvorpå de observeres. Fysiske love betragtes derfor som et paradigme for naturlove . Om alle videnskabelige regler kan spores tilbage til fysiske love og hvilken ontologisk status de har, er emnet for epistemologiske debatter (se også Videnskabelig realisme ).

Fysiske love og naturlove

Fysik beskriver adfærdsmæssige regelmæssigheder for dets observationsobjekter uden at give oplysninger om, hvordan de kunne passe ind i et omfattende verdensbillede som naturlove. Denne opgave overtages af metafysik eller naturfilosofi . Udtrykket "lov" kan antyde, at naturen opfører sig på samme måde som en person under tvang af love vedtaget af et intelligent væsen. En sådan forestilling kaldes occassionalism . Ved at gøre det blev lovene betragtet som Guds handlingsregler, som Gud gør opfyldt ved bestemte (omend forudsigelige) lejligheder ud fra hans frie vilje. En sådan tankegang blev diskuteret i 1600 -tallet, men er praktisk talt meningsløs i dag på grund af den metodiske ateisme inden for videnskabens filosofi.

Fysiske love som et spejl af den videnskabelige udvikling

Videnskabelige fremskridt inden for fysik består ofte i at spore tilsyneladende uafhængige love tilbage til et fælles fundament i en større sammenhæng. Et eksempel på dette er de mange mekaniske kræfter og deres love, som i sidste ende alle kan spores tilbage til elektromagnetiske interaktioner på atomniveau og til tyngdekraften mellem og i de involverede kroppe.

En anden form for videnskabelig fremgang kan ses i overgangen fra klassisk mekanik til relativitetsteorien . Her blev vilkår og love, der var accepteret som uafviselige og universelt gyldige, kun anerkendt som omtrentligt gyldige modeller for et begrænset område, i dette tilfælde for små hastigheder og masser.

I denne forstand leder vi efter "sidste" grundlæggende og generelt gældende love. Eksempler på disse bestræbelser er strengteori , kvantegravitation og stor samlet teori ; de er alle stadig hypotetiske . En verdenslov, hvormed "alt" kan forklares og opbygges, kan sammenlignes med matematikkens aksiomer .

Eksempel: formulering af en lov

For at beskrive processerne nøjagtigt formuleres naturlove normalt matematisk . Et eksempel på dette er Isaac Newtons tyngdelov . Den lyder: Tiltrækningskraften F mellem to masser $m_{1}$ ${\ displaystyle m_ {1}}$ $m_ {1}$ og $m_{2}$ ${\ displaystyle m_ {2}}$ $m_ {2}$ er proportional med massernes størrelse og omvendt proportional med kvadratet på afstanden $r^{2}$ ${\ displaystyle r ^ {2}}$ $r ^ {2}$ .

F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}.

{\ displaystyle F = G {\ frac {m_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}}}.}

F = G {\ frac {m_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}}}.

G er en proportionalitetsfaktor, der styrer masserne $m_{1}$ ${\ displaystyle m_ {1}}$ $m_ {1}$ og $m_{2}$ ${\ displaystyle m_ {2}}$ $m_ {2}$ og det inverse af kvadratet på afstanden $1/{r^{2}}$ ${\ displaystyle 1 / {r ^ {2}}}$ $1 / {r ^ {2}}$ relateret til hinanden. Da erfaringen viser, at denne faktor, kendt som gravitationskonstanten , har samme værdi i alle undersøgte fysiske systemer og beskriver en grundlæggende fysisk interaktion (massernes tiltrækning til hinanden), kaldes den en naturlig konstant .

Eksempler på fysiske love

Newtons tyngdelov (se ovenfor)
Lys formerer sig altid i et vakuum med samme hastighed ( lysets hastighed ).
Termodynamikkens vigtigste love
Termisk ligning af ideelle gasser
Ohms lov

litteratur

Carl Gustav Hempel : Aspekter af videnskabelig forklaring , New York: Free Press 1965.
Nancy Cartwright : How the Physics Laws Lie , Oxford University Press 1983.
Richard P. Feynman : Om naturen af fysiske love . Piper, München 1990 ISBN 3-492-03321-0 .
Markus Schrenk: Metaphysics of Science: A Systematic and Historical Introduction , Routledge 2016 (Annotated Edition), ISBN 978-1844655939 .
Siegfried Jaag, Markus Schrenk: Laws of Nature (Serie: Grundlæggende Temaer Filosofi). De Gruyter 2020. ISBN 978-3-11-051678-4 .