Fyzikální zákon - stabilní opakující se objektivní vzorce, které existují v přírodě [1] . Fyzikální zákony objevené lidstvem jsou empiricky stanoveny a vyjádřeny v přísné verbální a/nebo matematické formulaci , stabilní, opakované v experimentu, souvislosti mezi fyzikálními veličinami v jevech , procesech a stavech těles a jiných hmotných objektů v okolním světě [ 2 ] .
Odhalování fyzikálních zákonitostí je hlavním úkolem fyzikální vědy.
Aby mohl být vztah nazýván fyzikálním zákonem, musí splňovat následující požadavky:
Ačkoli fyzikální zákony jsou obvykle vyjádřeny ve formě přísného slovního prohlášení a/nebo matematického vzorce, slovy laureáta Nobelovy ceny Paula Diraca , „fyzický zákon musí mít matematickou krásu“ [6] . Kromě toho je zajímavá následující skutečnost: bylo zjištěno, že z 35 zákonů elementární fyziky je pouze 17 formulováno pomocí matematických rovnic a z více než 300 pojmů je pouze asi 50 zavedeno pomocí vzorců, zbytek je formulován a zaveden pouze verbálně [7] .
Některé z nejznámějších fyzikálních zákonů jsou [8] :
Některé fyzikální zákony nelze dokázat a jsou základní, to znamená, že jsou v rámci rozsahu univerzální a jsou ve své podstatě definicemi . Takové zákony se často nazývají principy . [9] Jsou zobecněním experimentálních faktů. Patří mezi ně např . druhý Newtonův zákon (definice síly ), zákon zachování energie [10] (definice energie ), princip nejmenšího působení (definice působení) atp.
Existuje také řada fyzikálních principů, které jsou nejširšími a nejkomplexnějšími zobecněními konkrétních fyzikálních zákonů. [9] Patří sem: princip neurčitosti , princip kauzality , princip komplementarity , princip ekvivalence , princip relativistické invariance atd. [11] . Jsou formulovány jako myšlenky, které zobecňují experimentální data a umožňují jednotné vysvětlení souhrnu jevů, které tato teorie zvažuje. [9]
Některé fyzikální teorie: klasická mechanika , termodynamika, teorie relativity jsou vystavěny na základě malého počtu výchozích fyzikálních principů, z nichž jsou ve svém důsledku odvozeny všechny jednotlivé zákony [12] . Tento přístup ke studiu přírodních jevů se nazývá metoda principů . Jejími zakladateli jsou Newton a Einstein. [9] [13]
Metoda principů nepoužívá žádné hypotézy o vnitřních mechanismech zkoumaných jevů. Přímo se opírá o zobecnění experimentálních faktů, které jsou považovány za principy. [14] Hodnota metody principů spočívá v síle výsledků dosažených s její pomocí. [patnáct]
Součástí fyzikálních zákonů jsou jednoduché důsledky určitých symetrií , které v systému existují. Zákony zachování podle Noetherovy věty jsou tedy důsledky symetrie prostoru a času . A například Pauliho princip je důsledkem identity elektronů (antisymetrie jejich vlnové funkce vzhledem k permutaci částic).
Všechny fyzikální zákony jsou důsledkem empirických pozorování a jsou pravdivé se stejnou přesností , s jakou jsou pravdivá experimentální pozorování. Toto omezení nám neumožňuje tvrdit, že některý ze zákonů je absolutní. Je známo, že některé zákony zjevně nejsou absolutně přesné, ale jedná se o přiblížení k přesnějším. Newtonovy zákony tedy platí pouze pro dostatečně hmotná tělesa pohybující se rychlostí mnohem menší, než je rychlost světla . Přesnější jsou zákony kvantové mechaniky a speciální teorie relativity . Nicméně, oni jsou podle pořadí aproximací přesnějších rovnic kvantové teorie pole .
V tomto případě je zobecnění vyjádřeno pouze v rozšíření zjištěné experimentální skutečnosti na širší skupinu jevů. Konkrétní formulace principu obsahuje pouze vyjádření zkušeností v adekvátní matematické formě.
Vavilov S.I. Sobr. cit., díl III. - Akademie věd SSSR, 1956. - str. 156Fyzika principů je nezničitelná: principy lze zobecnit, poněkud změnit, doplnit, ale nemohou se zcela zhroutit, protože jsou výrazem přímé zkušenosti.
Vavilov S.I. Sobr. cit., díl III. - Akademie věd SSSR, 1956. - str. 385