과학적 법칙

과학적 법칙 또는 과학의 법칙은 자연현상의 ^[1]범위를 설명하거나 예측하는 반복된 실험이나 관찰에 기초한 진술이다.법칙이라는 용어는 자연과학의 모든 분야(물리학, 화학, 천문학, 지구과학, 생물학)에 걸쳐 많은 경우에 다양하게 사용된다.법칙은 데이터에서 개발되며 수학을 통해 더욱 발전될 수 있다. 모든 경우 법칙은 직접적 또는 간접적으로 경험적 증거에 기초한다.그들이 명시적으로 현실의 근본적 인과관계를 주장하지는 않지만 암묵적으로 반영하고 있다는 것은 일반적으로 이해되고 있으며,^[2] 발명되기보다는 발견된다.

과학적 법칙은 실험이나 관찰의 결과를 요약하며, 일반적으로 특정 범위의 적용 범위 내에서 이루어집니다.일반적으로 관련 현상에 대한 새로운 이론이 도출될 때 법의 정확성이 달라지는 것이 아니라 법을 대표하는 수학이나 진술이 달라지지 않기 때문에 법의 적용 범위가 달라지는 것이다.다른 종류의 과학적 지식과 마찬가지로, 과학적 법칙은 수학적 이론이나 동일성처럼 절대적인 확실성을 표현하지 않는다.과학적 법칙은 미래의 관찰에 의해 모순되거나 제한되거나 확장될 수 있다.

법칙은 종종 실험의 결과를 예측할 수 있도록 하나 또는 여러 개의 진술이나 방정식으로 공식화할 수 있습니다.법칙은 실험과 관찰에 의한 과학적 과정 전 및 검증 중에 제안되는 가설 및 가설과 다르다.가설과 가설은 같은 정도로 검증되지 않았기 때문에 법으로 규정될 수는 있지만 법률이 아닙니다.법칙은 과학 이론보다 범위가 좁아서 하나 또는 여러 개의 ^[3]법칙을 수반할 수 있다.과학은 법칙이나 이론을 ^[4]사실과 구별한다.법을 사실이라고 부르는 것은 애매하거나 과장되거나 얼버무린다.^[5]과학 법칙의 본질은 철학에서 많이 논의되어 왔지만, 본질적으로 과학 법칙은 단순히 과학적 방법에 의해 도달된 경험적 결론이다; 그것들은 존재론적 약속이나 논리적 절대적인 진술로 가득 차 있지 않다.

개요

과학적 법칙은 반복된 조건 하의 물리적 시스템에 항상 적용되며, 이는 시스템의 요소들과 관련된 인과 관계가 있음을 암시한다."수은은 표준 온도와 압력에서 액체이다"와 같은 사실적이고 잘 확인된 진술은 과학적 법칙으로 인정되기에는 너무 구체적인 것으로 여겨진다.데이비드 흄으로 거슬러 올라가는 과학철학의 중심적인 문제는 인과관계(법칙에 의해 암시된 관계 등)와 지속적인 ^[6]결합으로 인해 발생하는 원리를 구별하는 것이다.

법칙은 현상에 대한 메커니즘이나 설명을 실증하지 않는다는 점에서 과학 이론과 다르다. 즉, 법칙은 반복된 관찰의 결과를 증류한 것일 뿐이다.따라서 법률의 적용 가능성은 이미 관찰된 것과 유사한 상황으로 한정되며, 추정할 때 법률은 거짓으로 판명될 수 있다.옴의 법칙은 선형 네트워크에만 적용됩니다; 뉴턴의 만유인력의 법칙은 약한 중력장에만 적용됩니다; 베르누이의 원리와 같은 공기역학의 초기 법칙은 트랜스오닉과 초음속 비행에서 발생하는 압축 흐름의 경우에는 적용되지 않습니다; 훅의 법칙은 탄성 한계 이하의 변형률에만 적용됩니다; 보일의 법칙은 이상적인 가스 등에만 정확하게 적용됩니다.이들 법률은 여전히 유용하지만 적용되는 특정 조건에서만 유효합니다.

많은 법칙이 수학적 형태를 취하기 때문에 방정식으로 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 에너지 보존 법칙은 ${\displaystyle \delta }$ E ${\displaystyle =}$ \ $displaystyle$\ $Delta$ E $=$0 으로$$표기할 수 있습니다. 여기서$E{\displaystyle }$ \ $displaystyle$E는 우주의$$ 총 에너지량입니다.마찬가지로 열역학 제1법칙은 d ${\displaystyle U}$ $=$ ${\displaystyle q}$Q - ${\displaystyle w}$W { $style \mathrm {d}$U=\$delta Q-\delta$ W$,\},$ 뉴턴의 제2법칙은 F $=$ {$display$ F=}로 쓸 수 있다. dpddt. 이 과학적 법칙들이 우리의 감각들이 인지하는 것을 설명하지만, 그것들은 여전히 경험적이어서 순수하게 수학에 의해 증명될 수 있는 수학 이론들과는 다르다.

이론과 가설처럼, 법칙은 예측을 한다; 특히, 그들은 새로운 관찰이 주어진 법칙에 부합할 것이라고 예측한다.새로운 데이터와 모순되는 것이 발견되면 법률은 위조될 수 있다.

일부 법률은 다른 일반 법률의 근사치일 뿐이며 적용 범위가 제한된 적절한 근사치입니다.예를 들어, 뉴턴 역학(갈릴레오 변환에 기초함)은 특수 상대성 이론의 저속 한계이다(갈릴레오 변환이 로렌츠 변환에 대한 저속 근사이기 때문이다).마찬가지로, 뉴턴의 중력 법칙은 일반 상대성 이론의 저질량 근사치이고, 쿨롱의 법칙은 (약한 상호작용의 범위에 비해) 먼 거리에서의 양자 전기 역학의 근사치이다.이러한 경우에는 보다 정확한 일반법 대신 보다 단순하고 대략적인 버전의 법률을 사용하는 것이 일반적입니다.

법칙은 과학의 주요 목표 중 하나인 정밀도를 높이기 위해 끊임없이 실험적으로 시험되고 있다.법을 위반하는 것이 관찰된 적이 없다는 사실이 법이 계속 유지되는지, 아니면 위반되는지, 그리고 그 과정에서 발견될 수 있는 것을 확인하기 위해 더 높은 정확도로 또는 새로운 종류의 조건에서 법을 시험하는 것을 막지는 않는다.법이 지켜질 경우 반복 가능한 실험 증거에 의해 무효화되거나 한계가 있다는 것을 증명하는 것은 항상 가능하다.잘 확립된 법률은 일부 특별한 경우 실제로 무효화되었지만, 불일치를 설명하기 위해 만들어진 새로운 공식은 원안을 전복하기 보다는 일반화한다.즉, 무효화된 법칙은 근접한 근사치일 뿐이며, 시간이나 공간의 매우 크거나 매우 작은 규모, 엄청난 속도나 질량 등과 같이 이전에 설명되지 않은 조건을 다루기 위해 다른 용어나 요인을 추가해야 한다.따라서 물리법칙은 변하지 않는 지식이라기보다는 개선되고 보다 정확한 일반화의 연속이라고 볼 수 있다.

특성.

과학적 법칙은 전형적으로 수년간 반복된 과학적 실험과 관찰에 기초한 결론이며 과학계 내에서 보편적으로 받아들여지고 있다.과학적 법칙은 "특정 사실로부터 추론되며, 정의된 그룹이나 현상의 종류에 적용 가능하며, 특정 현상이 특정 조건이 ^[7]존재할 때 항상 발생한다는 진술로 표현될 수 있다."그러한 법칙의 형태로 우리 환경에 대한 요약 기술을 만드는 것이 과학의 기본 목표이다.

과학 법칙의 몇 가지 일반적인 특성, 특히 물리학 법칙을 언급할 때 확인되었습니다.과학적 법칙은 다음과 같습니다.

• 적어도 그들의 유효기간 내에서는 그렇다.정의상, 반복 가능한 모순된 관찰은 한 번도 없었다.
• 유니버설그것들은 ^{[8]: 82} 우주의 모든 곳에 적용되는 것처럼 보인다.
• 간단하죠. 그것들은 일반적으로 하나의 수학 방정식으로 표현됩니다.
• 물론입니다.우주의 어떤 것도 그들에게 ^{[8]: 82} 영향을 미치지 않는 것 같다.
• 안정적입니다. 처음 발견된 이후로 변하지 않았습니다(비록 더 정확한 법칙의 근사치인 것으로 나타났을 수도 있지만),
• 모든 것을 아우르는 것.우주의 모든 것은 명백하게 그것들에 따라야 한다(관측 결과).
• 대체로 양이 ^{[9]: 59} 적다.
• 공간과 ^[9]시간의 기존 균질성(대칭성)의 표현인 경우가 많습니다.
• 시간 자체는 되돌릴 ^[9]수 없지만 일반적으로 이론적으로 시간(양자가 아닌 경우)에 가역적입니다.
• 넓다. 물리학에서 법칙은 생명계,^[10] 즉 인체의 역학과 같은 우주의 보다 구체적인 시스템보다는 물질, 운동, 에너지, 힘의 넓은 영역을 배타적으로 언급한다.

"과학법"이라는 용어는 전통적으로 자연과학과 관련이 있지만, 사회과학에도 ^[11]법이 포함되어 있다.예를 들어, Zipf의 법칙은 수학 통계에 기초한 사회과학의 법칙이다.이 경우 법은 절대적인 것이 아니라 일반적인 경향이나 예상되는 행동을 기술할 수 있습니다.

자연과학에서, 불가능의 주장은 반박할 수 없을 정도로 입증되었다기보다는 압도적으로 가능성이 높은 것으로 널리 받아들여진다.이러한 강한 수용의 근거는 일어나지 않는 것에 대한 광범위한 증거와 함께, 예측에 매우 성공적이고 논리적으로 어떤 것이 불가능하다는 결론에 이르게 하는 기초적인 이론이 결합되어 있다.자연과학에서 불가능한 주장은 절대 증명될 수 없지만, 하나의 반례를 관찰함으로써 반박될 수 있다.그러한 반례는 불가능을 암시하는 이론의 기초가 되는 가정을 재검토할 것을 요구한다.

물리학에서 널리 받아들여지는 불가능성의 예로는 영구 운동 기계들이 있는데, 이것은 에너지의 보존 법칙을 위반하고, 빛의 속도를 초과합니다, 이것은 양자 역학의 불확실성 원리인 특수 상대성의 의미를 위반합니다, 두 위치 a를 동시에 아는 것의 불가능을 주장합니다.그리고 입자의 운동량과 벨의 정리: 어떤 물리적 이론도 양자 역학의 모든 예측을 재현할 수 없다.

수학적 대칭성의 결과로서의 법칙

일부 법칙은 자연에서 발견된 수학적 대칭을 반영합니다(예: 파울리 배타 원리는 전자의 동일성을 반영하고, 보존 법칙은 공간, 시간의 균질성을 반영하며, 로렌츠 변환은 시공간 회전 대칭을 반영합니다).많은 기본적인 물리 법칙은 공간, 시간 또는 자연의 다른 측면의 다양한 대칭의 수학적 결과입니다.구체적으로, 노에터의 정리는 몇몇 보존 법칙과 특정한 대칭을 연결시킨다.예를 들어, 에너지의 보존은 시간의 이동 대칭의 결과인 반면, 운동량의 보존은 공간의 대칭성의 결과이다(공간 내의 어떤 장소도 특별하지 않거나 다른 어떤 곳과 다를 수 없다).각 기본 유형의 모든 입자(예: 전자 또는 광자)의 구별 불가능성은 디락과 보스 양자 통계로 귀결되며, 이는 페르미온에 대한 파울리 배제 원리와 보손에 대한 보스-아인슈타인 응축으로 귀결된다.시간과 공간 좌표 축 사이의 회전 대칭은 로렌츠 변환을 초래하고, 그 결과 특수 상대성 이론이 탄생합니다.관성 질량과 중력 질량 사이의 대칭은 일반 상대성 이론으로 귀결된다.

질량이 없는 보손에 의해 매개되는 상호작용의 역제곱 법칙은 공간의 3차원성의 수학적 결과이다.

자연의 가장 기본적인 법칙을 찾는 한 가지 전략은 기본 상호작용에 적용될 수 있는 가장 일반적인 수학적 대칭 그룹을 찾는 것입니다.

물리 법칙

보존법

보존과 대칭

보존 법칙은 공간, 시간, 위상, 즉 대칭의 동질성에서 오는 기본 법칙이다.

• 노에터의 정리:작용에서 연속적으로 미분 가능한 대칭을 갖는 모든 양은 관련된 보존 법칙을 가지고 있다.
• 질량 보존은 질량을 포함한 대부분의 거시적인 물리적 과정, 예를 들어 거대한 입자나 유체 흐름의 충돌은 질량이 보존된다는 명백한 믿음을 제공하기 때문에 이해된 최초의 법칙이었다.모든 화학 반응에 대해 질량 보존이 참인 것으로 관찰되었다.일반적으로 이것은 단지 근사치일 뿐입니다. 왜냐하면 상대성 이론의 출현과 핵과 입자 물리학에서의 실험: 질량은 에너지로 변환될 수 있고 그 반대도 마찬가지이기 때문입니다. 그래서 질량은 항상 보존되는 것이 아니라 질량 에너지의 보다 일반적인 보존의 일부입니다.
• 고립된 시스템의 에너지, 운동량 및 각운동량 절약은 시간, 변환 및 회전의 대칭임을 알 수 있습니다.
• 또한 전하가 생성되거나 파괴되는 것이 관찰되지 않고 이곳저곳으로 이동하는 것만 발견되었기 때문에 전하의 보존이 실현되었다.

연속성과 전송

보존 법칙은 일반 연속성 방정식(보존 수량에 대한)을 사용하여 다음과 같이 미분 형식으로 작성할 수 있습니다.

${\displaystyle\frac\rho}{\displayt}=-\displayla\cdot\mathbf {J}$

여기서 θ는 단위 부피당 수량이고, J는 그 양의 플럭스이다(단위 면적당 단위 시간당 수량 변화).직관적으로 벡터장의 발산(θ•로 표시)은 점으로부터 반경방향으로 바깥쪽으로 확산되는 플럭스의 측정치이므로 음수는 한 점에 쌓이는 양이기 때문에 공간 영역의 밀도 변화율은 일부 영역에 남아 있거나 수집되는 플럭스의 양이어야 한다(자세한 내용은 주요 기사 참조).아래 표에서는 플럭스, 수송 중인 다양한 물리량에 대한 흐름 및 관련 연속 방정식을 비교하여 수집합니다.

물리, 보존량	보존수량q	볼륨 밀도 µ (q)	플럭스 J(/q)	방정식
유체역학, 유체	m = 질량(kg)	ρ = 부피질량밀도(kg−3 m)	,u, 어디서 u = 유체의 속도장(m−1 s)	$(\displaystyle\frac\rho}{\displayt}=-\displayla\cdot(\rho\mathbf {u})}$
전자기, 전하	q = 전하(C)	ρ = 체적 전하 밀도(C−3 m)	J = 전류 밀도(A−2 m)	${\displaystyle\frac\rho}{\displayt}=-\displayla\cdot\mathbf {J}$
열역학, 에너지	E = 에너지(J)	u = 체적 에너지 밀도(J−3 m)	q = 열유속 (W−2 m)	$(\displaystyle\frac{\display t}=-\displayla \cdot \mathbf {q})$
양자역학, 확률	P = (r, t) = δ3 dr = 확률 분포	ρ = ((r, t) = ψ = 확률밀도함수−3(m), δ = 양자계의 파동함수	j = 확률 전류/확률	$(\displaystyle\frac\Psi^{2}}{\display t}=-\displayla\cdot\mathbf {j})$

보다 일반적인 방정식은 대류-확산 방정식과 볼츠만 수송 방정식으로, 연속 방정식에 뿌리를 두고 있습니다.

고전 역학의 법칙

최소 작용의 원리

뉴턴의 법칙, 라그랑주 방정식, 해밀턴의 방정식 등을 포함한 고전 역학은 다음 원리에서 도출할 수 있다.

$\displaystyle \mathcal {S}=\delta \int _{t_{1}^{2}L(\mathbf {q}),\mathbf {q},t}dt=0}$

$여기$서 S$(\$는 동작이며, 라그랑지안의 정수입니다.

${\displaystyle L(\mathbf {q}),\mathbf {q},t}=T(\mathbf {q},t)-V(\mathbf {q},\mathbf {q},t)}$

물리적 시스템의 두 배₁ t와₂ t 사이의 값을 구합니다.시스템의 운동 에너지는 T(시스템 구성의 변화율 함수)이고, 위치 에너지는 V(구성 및 그 변화율 함수)입니다.N 자유도를 갖는 시스템의 구성은 일반화 좌표 q = (q₁₂, q_N, ... q)로 정의됩니다.

이러한 좌표 p = (p₁, p₂, ..., p_N)에 공역하는 일반화 모멘타가 존재한다.

$(\displaystyle p_{i}=parial frac {\dot {q}_{i}})$

액션과 라그랑지안 모두 항상 시스템의 역동성을 담고 있다."경로"라는 용어는 단순히 구성 공간의 일반화 좌표의 관점에서 시스템에 의해 추적된 곡선, 즉 시간에 의해 매개 변수화된 곡선 q(t)를 의미한다(이 개념에 대한 매개변수 방정식 참조).

동작은 라그랑지안에 의존하며, 라그랑지안은 경로 q(t)에 의존하기 때문에 함수가 아닌 함수이기 때문에 동작은 항상 경로의 전체 "모양₂"에 의존합니다(t에서₁ t까지의 시간 간격).2개의 시간 사이에 무한히 많은 경로가 존재하지만, (첫 번째 순서로) 동작이 정지되어 있는 것이 진정한 경로입니다.라그랑지안의 하나의 값만이 아니라 어떤 경로에 대응하는 라그랑지안 값의 전체 연속체에 대한 정지값은 필요하다(즉, 그것은 "함수를 미분하고 그것을 0으로 설정한 다음, 최대값과 최소값의 점 등을 찾기 위해 방정식을 푸는 것"처럼 단순하지 않다), 대신 이 아이디어는 엔티르에 적용된다.함수의 "모양"을 참조하십시오. 이 ^[12]절차에 대한 자세한 내용은 변형 미적분을 참조하십시오.)

주의: L은 총합이 아니라 차이에 따른 시스템의 총 에너지E가 아닙니다.

${\displaystyle E=T+V}$

고전 역학에 대한 다음의 일반적인 접근법은 확립 순서에^[13][14] 따라 요약된다.그것들은 동등한 제제이다.뉴턴의 것은 단순함 때문에 흔히 쓰이지만, 해밀턴과 라그랑주의 방정식은 더 일반적이고, 그들의 범위는 적절한 수정으로 물리학의 다른 분야로 확장될 수 있습니다.

운동의 법칙
최소 동작의 원칙: ${{displaystyle {S}=\int _{t_{1}}^{t_{2}}L,\mathrm {d} t,\!}$
오일러-라그랑주 방정식은 다음과 같다. ${\displaystyle {\mathrm {d} {\mathrm {d} t} {\left} {\flac L} {\partial {q} _ {i}} = frac {\partial q_{i}}}}$ 일반화 운동량의 정의를 사용하면 다음과 같은 대칭성이 있습니다. ${displaystyle p_{i}=partial {dot {q}_{i}}=partial {q}_{i}}}$	해밀턴 방정식 $(\displaystyle\mathbf {p}{\dfrac t}=-{\dfrac H}{\partial \mathbf {q}})$ $(\displaystyle\dfrac{\mathbf {q}{\displayt}}=dfrac{\partial\mathbf {p}})$ 일반화 좌표와 모멘타의 함수로서의 해밀턴의 일반적인 형태는 다음과 같다. $\displaystyle H(\mathbf {q}),\mathbf {p},t)=\mathbf {p} \cdot \mathbf {q} - L$
	해밀턴-야코비 방정식 ${\displaystyle H\left(\mathbf {q}), {\frac {\partial \mathbf {q}}, t\right}=-{\frac {\frac S}{\partial t}}}}$
뉴턴의 법칙 뉴턴의 운동 법칙 그것들은 상대성 이론의 하한 해법이다.뉴턴 역학의 대체 공식은 라그랑지안과 해밀턴 역학이다. 법칙은 두 개의 방정식으로 요약할 수 있습니다(첫 번째 방정식은 두 번째 가속의 특수한 경우이므로 결과 가속도가 0입니다). ${\displaystyle \mathbf {F} = flac {mathrm {d} \mathbf {p} {\mathbf {F},\displaystyle \mathbf {F} _{ij} =-\mathbf {F}$ 여기서 p = 물체의 운동량, Fij = 물체 j에 의한 물체 i에 대한 힘ji, F = 물체 i에 의한 물체 j에 대한 힘. 동적 시스템의 경우 두 방정식이 하나로 결합됩니다(효과적으로 하나로 결합됩니다. ${\displaystyle {\mathrm {d} \mathbf {p} _{\mathrm {d} t}}=\mathbf {F} _{E}+\sum _{\mathrm {i} \neq \mathbf {F} _{F} \mathbf {F} \mathrm {F} } 、$ 여기서E F = 결과 외부력(시스템의 일부가 아닌 모든 물질로 인한)본문 I은 스스로 힘을 가하지 않는다.

위에서부터 고전역학의 운동방정식을 도출할 수 있다.

역학의 결과

• 오일러의 운동 법칙
• 오일러 방정식(강체 역학)

유체 역학의 결과

다양한 상황에서 유체 흐름을 설명하는 방정식은 위의 고전적인 운동 방정식과 종종 질량, 에너지 및 운동량의 보존을 사용하여 도출할 수 있습니다.몇 가지 기본적인 예를 다음에 제시하겠습니다.

• 아르키메데스의 원리
• 베르누이의 원리
• 푸아세유의 법칙
• 스토크스의 법칙
• 나비에-스토크스 방정식
• 팩센의 법칙

중력과 상대성의 법칙

더 유명한 자연의 법칙들 중 일부는 아이작 뉴턴의 고전 역학의 이론과 그의 자연 원리 수학 이론과 알버트 아인슈타인의 상대성 이론에서 발견됩니다.

근대법

특수상대성이론

특수상대성이론의 두 가설은 그 자체로 "법칙"이 아니라 상대운동의 관점에서 그 성질의 가정이다.

그것들은 "물리 법칙은 모든 관성 프레임에서 동일하다"와 "빛의 속도는 일정하고 모든 관성 프레임에서 같은 값을 가진다"로 언급될 수 있다.

위의 가설은 로렌츠 변환으로 이어집니다. 즉, 서로 상대적으로 움직이는 두 기준 프레임 사이의 변환 법칙입니다.임의의 4-벡터

$(\displaystyle A'=\Lambda A)$

이것은 고전 역학의 갈릴레오 변환 법칙을 대체한다.로렌츠 변환은 빛의 속도 c보다 훨씬 낮은 속도의 갈릴레오 변환으로 감소합니다.

4-벡터의 크기는 "보존"된 것이 아니라 모든 관성 프레임(즉, 관성 프레임의 모든 관측자가 동일한 값에 동의함)에 대해 불변량이다. 특히 A가 4모멘텀일 경우, 그 크기는 질량 에너지 및 운동량 보존에 대한 유명한 불변량 방정식을 도출할 수 있다(불변량 질량 참조).

${\displaystyle E^{2}=(pc)^2}+(mc^{2})^{2}}$

(더 유명한) 질량 에너지 등가 E = mc가² 특수한 경우이다.

일반상대성이론

일반상대성이론은 중력장과 동등한 질량 에너지로 인한 시공간 곡률을 설명하는 아인슈타인 장 방정식에 의해 지배된다.질량 분포로 인해 뒤틀린 공간의 기하학에 대한 방정식을 풀면 미터법 텐서를 얻을 수 있다.측지방정식을 사용하여 측지방정식을 따라 떨어지는 질량의 운동을 계산할 수 있습니다.

중력자기학

약한 중력장으로 인해 상대적으로 평평한 시공간에서, 맥스웰 방정식의 중력 유사물인 GEM 방정식을 찾을 수 있다.그들은 이론에 의해 잘 확립되었고, 실험 테스트는 진행 중인 ^[15]연구를 형성한다.

아인슈타인 필드 방정식(EFE): ${\displaystyle R_{\mu \nu }+\left(\Lambda - {\frac {R}{2}}\right)g_{\mu \nu }=gblac {8\pi G}{c^{4}}}}T_{\mu \nu },\!}$ 여기서 δ = 우주 상수, Rμν = 리치 곡률 텐서, Tμν = 스트레스-에너지 텐서, gμν = 메트릭 텐서	측지선 방정식: ${{displaystyle {\rm {d}^{\rm {d}}x^{\rm {d}}x^{2}}+\Gamma _{\rm \nu }{\rm {d}}x^{\m {d}}}}{\frac {\rm {d}}}}}{\rm {\rm {\rm {\rm}}}}}}}}}}}{{{{{{\nu}}}}}}}}}}}}}}}}}}}{\Gam$ 여기서 δ는 두 번째 종류의 크리스토펠 기호로 메트릭을 포함합니다.
GEM 방정식 중력장 g와 중력장 H의 경우, 이러한 한계의 해는 다음과 같습니다. $\displaystyle \cdot \mathbf {g} =-4\pi G\rho \,\!}$ $\displaystyle \cdot \mathbf {H} = \mathbf {0} \,\!}$ $\displaystyle \times \mathbf {g} =-{\frac \frac \mathbf {H} {\frac t},\!}$ ${\displaystyle \times \mathbf {H} = flac {4}{c^{2}}\leftf 4\pi G\mathbf {J} + {\frac {\flac \mathbf {g}}{\fright},\!}$ 여기서 θ는 질량 밀도, J는 질량 전류 밀도 또는 질량 플럭스입니다.
또한 중력 자기 로렌츠 힘도 있습니다. $\displaystyle \mathbf {F} = \displays (\mathbf {v} ) m\left (\mathbf {g} +\mathbf {v} \times \mathbf {H} \right)}$ 여기서 m은 물질의 나머지 질량이고 θ는 로렌츠 계수이다.

고전법

케플러의 법칙은 원래 행성 관측에서 발견되었지만(또한 티코 브라헤 때문에), 어떤 ^[16]중심력에도 해당됩니다.

뉴턴의 만유인력의 법칙: 두 점 질량의 경우: ${\displaystyle \mathbf {F} = flac {Gm_{1}m_{2}} {\left \mathbf {r} \right ^{2}} \mathbf {r} \!}$ V권 본체의 국소 질량 밀도 δ (r)의 불균일한 질량 분포의 경우, 이는 다음과 같다. ${\displaystyle \mathbf {g} = G\int _{V} {\frac {\mathbf {r} \rho \mathrm {d} {V} {\left \mathbf {r} \right ^{3}},\!}$	중력에 대한 가우스의 법칙: 뉴턴의 법칙과 동등한 설명은 다음과 같습니다. $\displaystyle \cdot \mathbf {g} = 4\pi G\rho \,\!}$
케플러의 제1법칙: 행성들은 별에 초점을 두고 타원형으로 움직인다. ${\displaystyle r=sysfrac {l}{1+e\cos \theta }},\!}$ 어디에 ${{displaystyle e=syslogrt {1-(b/a)^{2}}}}$ 는 타원 궤도의 편심률이며, 반지름 a와 반지름 b의 편심률이며, l은 반지름 직장이다.이 방정식 자체는 물리적으로 근본적인 것이 아니다; 단지 극(극좌표계의 원점)이 공전하는 별이 있는 타원의 초점에 위치하는 타원의 극 방정식일 뿐이다.
케플러의 제2법칙: 동일한 영역은 동일한 시간(두 개의 반지름 거리와 궤도 둘레로 둘러싸인 영역)으로 소거됩니다. ${\displaystyle {\mathrm {d} {\mathrm {d} t} = frac {\left \mathbf {L} \right } {2m},\!}$ 여기서 L은 궤도의 초점에 대한 질량 m의 입자(즉 행성)의 궤도 각 운동량이다.
케플러의 제3법칙:궤도 시간 주기 T의 제곱은 반장축 a의 세제곱에 비례한다. ${\displaystyle T^{2}=flac {4\pi ^{2}}{G\left(m+M\오른쪽)}}a^{3},\!}$ 여기서 M은 중심 물체의 질량(별)이다.

열역학

열역학의 법칙
열역학 제1법칙:닫힌 시스템에서 내부 에너지 dU의 변화는 전적으로 시스템에 의해 흡수된 열 δQ와 시스템에 의해 수행된 작업 δW에 의해 설명됩니다. ${\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W,}$ 열역학 제2법칙:이 법칙에는 많은 기술이 있는데, 아마도 가장 간단한 것은 "분리된 시스템의 엔트로피는 결코 감소하지 않는다"이다. $\displaystyle \Delta S\geq 0$ 의미 가역적 변화는 엔트로피 변화가 0이고, 불가역적 과정은 양수이고, 불가능한 과정은 음수이다.	열역학 제0법칙:두 개의 시스템이 세 번째 시스템과 열평형 상태에 있으면 서로 열평형 상태에 있습니다. ${\displaystyle T_{A}=T_{B},,T_{B}=T_{C}\오른쪽 화살표 T_{A}=T_{C},\!}$ 열역학 제3법칙: 시스템의 온도 T가 절대 0에 가까워지면 엔트로피 S는 T → 0, S → C로서 최소값 C:에 도달한다.
동종 시스템의 경우 제1법칙과 제2법칙을 기본 열역학 관계로 결합할 수 있습니다. $\displaystyle \mathrm {d} U=T\mathrm {d} S-P\mathrm {d} V+\sum _{i}\mu _{i}\mathrm {d} N_{i},\!}$
온싸이저 역관계: 열역학 제4법칙으로 불리기도 한다. $=$ L ${\displaystyle u_{}{}_{}\mathrm{}{u}_{}}$u u ${\displaystyle u}$ ${\displaystyle （}$ ${\displaystyle 1}$ /${\displaystyle }$T ) - $L$r (${\displaystyle m}$/ T ) \ $displaystyle \ mathbf${ J$$}$_${ $u$} , \$nabla$ ($1$ / T ) \ $nabla ( m$ / $T$) \$$} ; ${\displaystyle {}_{}}$ r ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\displaystyle r_{}}$ u ${\displaystyle （}$ ${\displaystyle 1}$/ ${\displaystyle T}$） - ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle r_{}}$ ${\displaystyle r_{}}$ ${\displaystyle （m}$ /${\displaystyle T}$） { $displaystyle$\$mathbf${ $J } _$ { $r$} =$L _$ { $ru$} , \ $nabla$( $1$/ $T$) , \ $nabla ( m$ / T )$$\ $\}$

• 뉴턴의 냉각 법칙
• 푸리에의 법칙
• 이상 가스 법칙은 별도로 개발된 여러 가스 법칙을 결합합니다.
  • 보일의 법칙
  • 샤를의 법칙
  • 게이-루삭의 법칙
  • 아보가드로의 법칙, 하나로

현재 다른 상태 방정식에 의해 개선되고 있다

• 돌턴의 법칙(편압의 법칙)
• 볼츠만 방정식
• 카르노의 정리
• 콥의 법칙

전자기학

맥스웰 방정식은 전하와 전류 분포로 인한 전기장과 자기장의 시간 진화를 제공합니다.주어진 장에서 로렌츠 힘의 법칙은 장에서의 전하 운동 방정식입니다.

맥스웰 방정식 가우스의 전기 법칙 ${\displaystyle \cdot \mathbf {E} =\frac {rho }{\varepsilon _{0}}}$ 가우스의 자기 법칙 $\displaystyle \cdot \mathbf {B} = 0 }$ 패러데이의 법칙 $\displaystyle \times \mathbf {E} =-{\frac \frac \mathbf {B} {\frac t}}$ (맥스웰의 보정을 수반하는) 암페르의 회로 법칙 $\displaystyle \times \mathbf {B} =\mu _{0}\mathbf {J} +{\frac {1}{c^{2}} {\frac {\frac \mathbf {E}} {\frac}$	로렌츠 힘의 법칙: $\displaystyle \mathbf {F} =q\left(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} \right)}$
양자 전기 역학 (QED): 맥스웰의 방정식은 일반적으로 참이며 상대성 이론과 일치하지만 관측된 양자 현상을 예측하지는 않습니다. (예를 들어 광자가 아닌 전자파로서의 빛 전파, 자세한 내용은 맥스웰 방정식 참조).이것들은 QED 이론으로 수정됩니다.

이러한 방정식은 자기 단극을 포함하도록 수정될 수 있으며, 존재하는 것과 존재하지 않는 것에 대한 우리의 관측과 일치합니다. 만약 그들이 존재하지 않는다면, 일반화된 방정식은 위의 방정식으로 감소합니다. 만약 그들이 존재한다면, 방정식은 전기 및 자기 전하와 전류에서 완전히 대칭이 됩니다.실제로, 전기와 자기 전하가 "서로 회전"할 수 있고, 여전히 맥스웰의 방정식을 만족시킬 수 있는 이중성 변환이 있습니다.

Maxwell 이전 법률

이 법칙들은 맥스웰 방정식의 공식화 이전에 발견되었다.맥스웰 방정식에서 도출할 수 있기 때문에 그것들은 기본이 아니다.쿨롱의 법칙은 가우스의 법칙(정전기 형태)에서 찾을 수 있고, 생물-사바트의 법칙은 암페어의 법칙(자기 형태)에서 추론할 수 있습니다.렌츠의 법칙과 패러데이의 법칙은 맥스웰-파라데이 방정식에 통합될 수 있다.그럼에도 불구하고 그것들은 여전히 간단한 계산에 매우 효과적이다.

• 렌츠의 법칙
• 쿨롱의 법칙
• 비오트-사바르 법칙

기타 법률

• 옴의 법칙
• 키르히호프의 법칙
• 줄의 법칙

포토닉스

고전적으로, 광학은 변화 원리에 기초한다: 빛은 우주의 한 지점에서 다른 지점으로 가장 짧은 시간 안에 이동한다.

• 페르마의 원리

기하학적 광학 법칙은 유클리드 기하학의 근사치(예: 근축 근사치)에 기초한다.

• 반사의 법칙
• 굴절의 법칙, 스넬의 법칙

물리광학에서 법칙은 물질의 물리적 특성에 기초한다.

• 브루스터 각도
• 말루스의 법칙
• 맥주-람버트의 법칙

실제로 물질의 광학적 특성은 훨씬 더 복잡하고 양자역학을 필요로 한다.

양자역학의 법칙

양자역학의 뿌리는 가설에 있다.이것은 보통 "법칙"이라고 불리지 않지만 모든 양자역학이 그것들로부터 나온다는 점에서 같은 상태를 유지하는 결과를 낳는다.

입자(또는 많은 입자로 이루어진 시스템)가 파동 함수에 의해 설명되고 이것이 양자파 방정식을 만족시킨다고 가정할 수 있다: 즉, 슈뢰딩거 방정식(비상대파 방정식 또는 상대파 방정식으로 작성될 수 있다).이 파동 방정식을 푸는 것은 고전 역학에서 뉴턴의 법칙을 푸는 것과 유사한 시스템 동작의 시간 진화를 예측합니다.

다른 가설은 물리적 관측 가능성의 개념을 변화시킨다; 양자 연산자를 사용한다; 어떤 측정들은 같은 순간에 이루어질 수 없다; 입자들은 근본적으로 구별할 수 없다.또 다른 가설은 파동함수 붕괴가 과학에서 측정이라는 일반적인 생각에 반하는 것이다.

양자역학, 양자장론 슈뢰딩거 방정식(일반형):양자 기계 시스템의 시간 의존성을 설명합니다. ${\displaystyle i\hbar {d}\left \psi \right\rangle =\left \psi \right\rangle }$ (양자역학에서) 해밀턴 H는 상태 공간에 작용하는 자기 정점 연산자이고, ${\displaystyle \delta }$δ {$displaystyle \psi \rangle}$ $$(디랙 표기 참조)는 시간 t에서의 순간 양자 상태 벡터이고, 위치 r, i는 단위 허수이고, δ = h/2 δ는 플랑크의 축소 상수이다.	파동-입자 이중성 플랑크-아인슈타인의 법칙: 광자의 에너지는 빛의 주파수에 비례합니다(상수는 플랑크의 상수 h). ${\displaystyle E=h\nu =\hbar \omega }$ 드 브로글리 파장: 이것은 파동-입자 이중성의 기초가 되었고 슈뢰딩거 방정식의 핵심 개념이었다. ${\displaystyle \mathbf {p} = scap frac {h} {\scapda }}\mathbf {k} =\hbar \mathbf {k} }$ 하이젠베르크 불확도 원리:위치의 불확실성에 운동량의 불확실성을 곱한 값은 플랑크 상수의 절반 이상이며, 시간과 에너지도 이와 유사하다. $(\displaystyle\Delta x\Delta p\geq\frac{2},\Delta E\Delta t\geq{2})$ 불확도 원리는 모든 관측치 쌍으로 일반화할 수 있다. 주요 기사를 참조한다.
파동역학 슈뢰딩거 방정식(원형): $\displaystyle i\hbar {\frac t}\psi =-{\frac {hbar ^{2} {2m}\frac ^{2}\psi +V\psi }$
Pauli 제외 원칙:어떤 두 개의 동일한 페르미온도 같은 양자 상태를 가질 수 없다.수학적으로 두 입자가 교환되면 페르미온파 함수는 반대칭인 반면, 보손파 함수는 대칭입니다. $\displaystyle \psi (\cdots \mathbf {r} _{j} \cdots \mathbf {r} ) = psi (\cdots \mathbf {r} _{i} \cdots )$ 여기서i r은 입자 i의 위치이고 s는 입자의 스핀입니다.입자를 물리적으로 추적할 방법은 없습니다. 라벨은 혼동을 방지하기 위해 수학적으로만 사용됩니다.

방사선법

전자기학, 열역학, 양자역학을 원자와 분자에 적용하면, 전자기 복사와 빛의 법칙은 다음과 같다.

• 스테판-볼츠만의 법칙
• 플랑크의 흑체 복사 법칙
• 빈의 변위 법칙
• 방사성 붕괴 법칙

화학의 법칙

화학 법칙은 화학과 관련된 자연의 법칙이다.역사적으로, 화학은 많은 경험적 법칙을 이끌어 냈지만, 지금은 화학이 양자역학에서 그 기초를 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

정량적 분석

화학에서 가장 근본적인 개념은 질량 보존의 법칙으로, 일반적인 화학 반응 동안 물질의 양에 눈에 띄는 변화가 없다는 것입니다.현대 물리학은 실제로 보존되는 것은 에너지이며 에너지와 질량은 관련이 있다는 것을 보여준다; 핵 화학에서 중요한 개념이 된다.에너지의 보존은 평형, 열역학, 그리고 운동학의 중요한 개념으로 이어진다.

질량 보존의 법칙에 화학의 추가 법 정교일정 성분비의 조제프 루이 프루스트의 법은 순수한 화학 물질은 확실한 편성에 있는 요소로 구성되어 진다;우리는 이제 이러한 요소의 구조적 배치 또한 중요하고 있어요

배수 비례의 돌턴의 법칙은, 비록 많은 시스템의 비율 큰 숫자들이 필요할 것, 자주 한 분파로 표시됩니다(특히 biomacromolecules과 미네랄)은 이러한 화학 물질이 작은 전체 숫자는 비율에서, 자신들을 제시할 것이라고 말한다.

일정 성분비의 법칙과 배수 비례의 법칙이 첫번째 두 화학량론의 법 3개의에 의해는 화학적 요소 화학 혼합물을 만들기 위해 결합한 비율.상호 비례의 각 화학 요소에 대한 등가 중량을 수립하기 위한 기초를 제공한다 화학량론의 3법칙은 법,.소자와 무게 그리고 각 요소에 대한 원자 무게를 얻기 위해 쓰일 수 있다.

화학의 더욱 현대 법 에너지와 그 변환 관계가.

반응 동역학과 평행

• 평형에서, 분자들을 혼합한 변환을 평형의이라는 기간 내에 가능한로 정의된, 비율은 molecules—the의 고유 에너지는 고유 에너지, 더 풍부한 분자로 정의된 존재한다.르 샤틀리에의 원리 국가들 즉이 야당의 균형이 반응의 상태를 바꾸는 것은 시스템 조건에서 평형 상태로부터 변경에 반대하고 있다.
• 다른 구조 변환이다;이는 분자의 고유 에너지, 또는 일반적으로 변화가 가속화될 것으로 외부 원본에서 나올 수 있는 에너지의 입력 에너지의 장벽을 넘어설 것을 요구한다.이 높을수록 에너지 장벽, 느린 변화가 발생한다.
• 는 그 구조물의 에너지 장벽 꼭대기에 해당하는 가상의 전환기 중간 구조이다.그 Hammond–Leffler 공리 주들은 이 구조 가장 고유 에너지는 에너지 장벽에 가장 가까운 지닌 제품 또는 시작 물질과 비슷하게 생겼다.이 가상의 중간을 통해 화학적 상호 작용 Stabilizing는 한가지 방법이 촉매 작용을 이루기 위해.
• 모든 화학적 과정은 가역적입니다(미세적 가역성의 법칙). 일부 과정은 이러한 에너지 편향을 가지지만 본질적으로 되돌릴 수 없습니다.
• 반응 속도에는 속도 상수라고 하는 수학적 매개 변수가 있습니다.아레니우스 방정식은 속도 상수의 온도 및 활성화 에너지 의존성을 경험 법칙으로 제시합니다.

열화학

• 둘롱-쁘띠 법칙
• 깁스-헬름홀츠 방정식
• 헤스의 법칙

가스 법칙

• 라울의 법칙
• 헨리의 법칙

화학 수송

• 픽의 확산 법칙
• 그레이엄의 법칙
• 람 방정식

생물학의 법칙

자연선택

자연 도태가 "자연의 법칙"인지 아닌지는 생물학자들 사이에서 ^[17][18]논란이 되고 있다.진화론 연구로 유명한 미국의 철학자 헨리 버얼리는 자연선택의 원리를 법칙으로 해석하는 문제를 논의했다.그는 진화론에 ^[18]대한 더 나은 이해에 기여할 수 있는 기본 원리로서 자연 도태의 공식을 제안했다.그의 접근방식은 경쟁 환경에서 비례대표가 증가하는 유전자형의 성향인 상대적 적합성을 유기체의 적응성(적응적 설계)의 함수로 표현하는 것이었다.

지질학의 법칙

• 아치의 법칙
• 바이즈 발로의 법칙
• 버치의 법칙
• 버얼리의 법칙
• 원래 수평의 원리
• 중첩의 법칙
• 횡방향 연속성의 원리
• 교차 관계의 원리
• 자연승계의 원리
• 포함물 및 구성 요소의 원리
• 발터의 법칙

기타 필드

어떤 수학적 이론과 공리는 경험적 법칙에 논리적 기초를 제공하기 때문에 법칙이라고 불립니다.

때때로 법칙으로 묘사되는 다른 관측된 현상의 예로는 티티우스-보드의 행성 위치 법칙, Zipf의 언어학 법칙, 그리고 무어의 기술 성장 법칙이 있다.이 법칙들 중 많은 것들이 불편한 과학의 범위에 들어간다.의도하지 않은 결과의 법칙과 같은 다른 법칙은 실용적이고 관찰적이다.유추하자면, 다른 학문 분야의 원칙은 때때로 느슨하게 "법칙"이라고 불립니다.여기에는 철학의 원리로서의 오캄의 면도기와 경제학의 파레토 원리가 포함된다.

역사

자연에서 기본적인 규칙성을 관찰하고 탐지하는 것은 선사시대부터이다 - 인과 관계의 인식은 암묵적으로 자연의 법칙의 존재를 인식한다.그러나 독립 과학적 법칙 그 자체와 같은 규칙성을 인식하는 것은 애니미즘에 얽혀 있고, 물리적인 현상 등 쉽게 명확한 원인을 가지지 않는 많은 효과의 귀속 등에 의해 제한되었다.자연에 대한 관찰과 추측은 형이상학과 도덕성과 밀접하게 연관되어 있었다.

유럽에서, 자연에 대한 체계적인 이론화는 초기 그리스 철학자들과 과학자들로부터 시작되었고 로마 법의 지적 영향력이 점점 더 중요해진 헬레니즘과 로마 제국 시대로 이어졌다.

"자연의 법칙"이라는 공식은 라틴 시인 루크레티우스, 버질, 오비드, 마닐리우스가 선호하는 "실제 은유"로 처음 나타나며, 이 때 세네카와 플리니의 산문 논문에서 확고한 이론적 존재감을 얻었다.왜 이 로마의 기원이죠?르욱스의 설득력 있는 ^[19]이야기에 따르면, 이 생각은 로마 생활과 문화에서 성문화된 법과 법의학 논쟁의 중추적인 역할에 의해 가능해졌다.

로마인들에게 윤리와 법률, 자연, 종교와 정치가 겹치는 곳은 법정이다.우리가 세네카의 자연질문을 읽고 그가 증거의 기준, 증인 평가, 논거, 증거의 적용 방법을 계속 관찰할 때, 우리는 법의학적 방법에 완전히 몰두한 채 당대의 위대한 로마 수사학자 중 한 명을 읽고 있다는 것을 알 수 있다.세네카만 그런 게 아니야과학적 판단의 법적 모델은 도처에서 발견되고, 예를 들어, 정신이 치안판사의 역할, 증거 공개의 감각, 그리고 법률 ^[20]자체의 변증법적 이유와 같은 역할을 할당받는 프톨레마이오스의 검증 접근법에 동등하게 필수적이라는 것을 증명한다.

현재 현대적이고 유효한 자연법칙의 진술로 인식되고 있는 것의 정확한 공식은 17세기 유럽에서 정확한 실험과 수학의 발전의 시작과 함께 시작되었다.이 기간 동안, 아이작 뉴턴과 같은 자연 철학자들은 신이 절대적이고 보편적이며 불변의 물리적 ^[21][22]법칙을 제정했다고 주장한 중세 신법 개념에서 비롯된 종교적 관점에 영향을 받았습니다.세계 7장에서 르네 데카르트는 "자연"을 물질 그 자체로서, 신이 창조한 것과 같이 변하지 않고, 따라서 부분의 변화는 "자연에 기인한다"고 묘사했다.이러한 변화가 일어나는 규칙들을 저는 '자연의 법칙'^[23]이라고 부릅니다."이 시기에 형성된 현대의 과학적 방법은 형이상학과 윤리에 대한 최소한의 추측으로 과학과 신학을 분리하는 추세에 기여했다.장소)는 또한 그로티우스 (1583년-1645년), 스피노자 (1632년-1677년), 홉스 (1588년-1679년)와 같은 학자들에 의해 이 시기에 상세하게 설명되었다.

정치적 법률적 의미의 자연법칙과 과학적 의미의 자연 또는 물리적 법칙의 구별은 현대적이며,^[24] 둘 다 자연을 뜻하는 그리스어(나투라로 번역된 라틴어)인 물리법칙에서 동등하게 파생된 개념이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

추가 정보

외부 링크

• 물리 공식 - 많은 또는 물리 법칙과 공식을 포함하는 다양한 형식의 유용한 책입니다.
• Eformulae.com, 다양한 분야의 공식 대부분을 포함하고 있는 웹사이트.
• 스탠포드 철학 백과사전: 존 W. 캐롤의 "자연의 법칙"
• Baaquie, Belal E. "물리학의 법칙: 입문서"싱가포르 국립대학교 핵심 커리큘럼
• 프란시스, 에릭 맥스 "법률 목록"..물리학.알시온 시스템즈
• 파자메타, 조란"자연의 법칙"초자연적인 주장의 과학적 조사를 위한 위원회입니다.
• 인터넷 철학 백과사전."자연의 법칙" – Norman Swartz 지음
• "자연의 법칙" (In Our Time) BBC 라디오 4에서 마크 뷰캐넌, 프랭크 클로즈, 낸시 카트라이트와의 토론 (2000년 10월 19일)