Fysisk lov

En fysisk lov beskriver på en generell måte hvordan de fysiske størrelsene som kjennetegner tilstandene i et fysisk system er relatert til hverandre og om nødvendig endres. Vanligvis uttrykkes dette i matematisk form. I fysisk sammenheng blir disse lovene også referert til som naturlover eller identifisert med dem.

En fysisk lov vil med stor sannsynlighet gjelde innenfor sitt gyldighetsområde. Dette gyldighetsområdet sjekkes gjennom målrettede fysiske eksperimenter og observasjoner . Hvis resultatene er i tråd med forventningene, anses loven å ha blitt bekreftet .

Hver fysisk lov er en del av en fysisk teori som skal være ensartet og fri for motsetninger. En teori hvis spådommer ennå ikke er bekreftet kalles en hypotese (for eksempel strengteori ). En lukket teori er settet med lover som fullt ut beskriver et område. For å beskrive z. B. Maxwells ligninger - i sitt gyldighetsområde - hele den klassiske elektrodynamikken .

De vitenskapelig aksepterte fysiske lovene bestemte det materielle synet på verden fra rundt midten av 1800 -tallet til begynnelsen av 1900 -tallet. De sto i kontrast til oppfatningen om at naturlige prosesser kan påvirkes av påvirkninger som kommer utenfra systemet forstått som naturen (f.eks. Av høyere vesener). Siden den gang har det rådende synet vært at fysiske lover har statistisk gyldighet, det vil si at de mer eller mindre sannsynlig vil gjelde avhengig av fenomenene som observeres og måten de blir observert på. Fysiske lover anses derfor som et paradigme for naturlover . Hvorvidt alle vitenskapelige regler kan spores tilbake til fysiske lover og hvilken ontologisk status de har, er imidlertid gjenstand for epistemologiske debatter (se også Vitenskapelig realisme ).

Fysiske lover og naturlover

Fysikk beskriver atferdsegenskapene til observasjonsobjektene uten å gi informasjon om hvordan de kan passe inn i et omfattende verdensbilde som naturlover. Denne oppgaven er overtatt av metafysikk eller naturfilosofi . Begrepet "lov" kan antyde at naturen oppfører seg på samme måte som en person under tvang av lover vedtatt av et intelligent vesen. En slik oppfatning kalles occassionalism . Ved å gjøre dette ble lovene sett på som Guds handlingsregler, som Gud gjør oppfylt ved visse (om enn forutsigbare) anledninger ut av hans frie vilje. En slik tankegang ble diskutert på 1600 -tallet, men er praktisk talt meningsløs i dag på grunn av den metodiske ateismen innenfor vitenskapsfilosofien.

Fysiske lover som et speil av vitenskapelig fremgang

Vitenskapelig fremskritt i fysikk består ofte i å spore tilsynelatende uavhengige lover tilbake til et felles grunnlag i en større sammenheng. Et eksempel på dette er de mange mekaniske kreftene og lovene for deres handling, som til slutt alle kan spores tilbake til elektromagnetiske interaksjoner på atomnivå og tyngdekraften mellom og i de involverte kroppene.

En annen type vitenskapelig fremgang kan sees i overgangen fra klassisk mekanikk til relativitetsteorien . Her ble vilkår og lover som var akseptert som ubestridelige og universelt gyldige, anerkjent som bare omtrent gyldige modeller for et begrenset område, i dette tilfellet for små hastigheter og masser.

I denne forstand ser vi etter "siste" grunnleggende og generelt gjeldende lover. Eksempler på disse innsatsene er strengteori , kvantegravitasjon og stor enhetlig teori ; de er alle fremdeles hypotetiske . En verdenslov som "alt" kan forklares og bygges opp med, kan sammenlignes med matematikkens aksiomer .

Eksempel: formulering av en lov

For å beskrive prosessene nøyaktig, er naturlover vanligvis formulert matematisk . Et eksempel på dette er Isaac Newtons tyngdelov . Den lyder: Tiltrekningskraften F mellom to masser $m_{1}$ ${\ displaystyle m_ {1}}$ $m_ {1}$ og $m_{2}$ ${\ displaystyle m_ {2}}$ $m_ {2}$ er proporsjonal med massenes størrelse og omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden $r^{2}$ ${\ displaystyle r ^ {2}}$ $r ^ {2}$ .

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 proporsjonalitetsfaktor som styrer massene $m_{1}$ ${\ displaystyle m_ {1}}$ $m_ {1}$ og $m_{2}$ ${\ displaystyle m_ {2}}$ $m_ {2}$ og det inverse av kvadratet på avstanden $1/{r^{2}}$ ${\ displaystyle 1 / {r ^ {2}}}$ $1 / {r ^ {2}}$ knyttet til hverandre. Siden erfaring viser at denne faktoren, kjent som gravitasjonskonstanten , har samme verdi i alle undersøkte fysiske systemer og beskriver en grunnleggende fysisk interaksjon (massens tiltrekning til hverandre), kalles den en naturlig konstant .

Eksempler på fysiske lover

Newtons gravitasjonslov (se ovenfor)
Lys forplanter seg alltid i et vakuum med samme hastighet ( lysets hastighet ).
Termodynamikkens viktigste lover
Termisk ligning av ideelle gasser
Ohms lov

litteratur

Carl Gustav Hempel : Aspekter av vitenskapelig forklaring , New York: Free Press 1965.
Nancy Cartwright : How the Physics Laws Lie , Oxford University Press 1983.
Richard P. Feynman : Om naturen til fysiske lover . 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: Nature's Laws (Series: Basic Themes Philosophy). De Gruyter 2020. ISBN 978-3-11-051678-4 .