Регистрация Вход
Физика 8-9 класс Weloton

Модели, теории и законы. Роль экспериментов для науки.

1
Ответы:

Законы природы - это краткие описания вселенной вокруг нас; это человеческие утверждения основных законов или правил, которым следуют все природные процессы. Такие законы присущи вселенной; люди не создавали их и поэтому не могут >их изменить. Мы можем только обнаружить и понять их. Их открытие-это очень человеческое усилие, со всеми элементами тайны, воображения, борьбы, триумфа и разочарования, присущих любому творческому усилию.

Краеугольным камнем открытия естественных законов является наблюдение; наука должна описывать вселенную такой, какая она есть, а не такой, какой мы ее себе представляем.

Мы все в какой-то степени любопытны. Мы оглядываемся, делаем обобщения и пытаемся понять, что мы видим—например, мы смотрим вверх и задаемся вопросом, сигнализирует ли один тип облаков о приближающемся шторме. По мере того как мы серьезно относимся к изучению природы, мы становимся более организованными и формальными в сборе и анализе данных. Мы стремимся к большей точности, выполняем контролируемые эксперименты (если сможем) и запишите идеи о том, как данные могут быть организованы и объединены. Затем мы формулируем модели, теории и законы, основанные на данных, которые мы собрали и проанализировали, чтобы обобщить и сообщить результаты этих экспериментов.

Модель-это представление чего-то, что часто слишком сложно (или невозможно) отобразить напрямую. Хотя модель обоснована экспериментальным доказательством, она точна только в ограниченных ситуациях. Примером может служить планетарная модель атома, в которой электроны изображаются вращающимися вокруг ядра, аналогично тому, как планеты вращаются вокруг Солнца. Мы не можем наблюдать электронные орбиты непосредственно, но мысленный образ помогает объяснить наблюдения, которые мы можем сделать, такие как излучение света от горячих газов (атомные спектры). Физики используют модели для самых разных целей. Например, модели могут помочь физикам проанализировать сценарий и выполнить расчет, или они могут быть использованы для представления ситуации в форме компьютерного моделирования. Теория - это объяснение закономерностей в природе, подтвержденное научными данными и многократно проверенное различными группами исследователей. Некоторые теории включают модели, помогающие визуализировать явления, в то время как другие этого не делают. Теория гравитации Ньютона, например, не требует модели или мысленного образа, потому что мы можем наблюдать объекты непосредственно с помощью наших собственных органов чувств.

С другой стороны, кинетическая теория газов - это модель, в которой газ рассматривается как состоящий из атомов и молекул.

Атомы и молекулы слишком малы, чтобы их можно было наблюдать непосредственно с помощью наших органов чувств—таким образом, мы представляем их мысленно, чтобы понять, что наши приборы говорят нам о поведении газов.

Закон использует сжатый язык для описания обобщенной закономерности в природе, которая подтверждается научными данными и повторными экспериментами. Часто закон может быть выражен в виде одного математического уравнения. Законы и теории схожи в том, что оба они являются научными утверждениями, вытекающими из проверенной гипотезы и подтвержденными научными доказательствами. Однако закон обозначения зарезервирован для краткого и очень общего утверждения, описывающего явления в природе, такие как закон сохранения энергии во время любого процесса или второй закон движения Ньютона, который связывает силу, массу и ускорение простым уравнением F = ma. Теория, напротив, представляет собой менее краткое изложение наблюдаемых явлений. Например, теория Эволюция и Теория относительности не могут быть выражены достаточно сжато, чтобы считаться законом. Самое большое различие между законом и теорией заключается в том, что теория гораздо сложнее и динамичнее. Закон описывает одно действие, в то время как теория объясняет целую группу связанных явлений. И если закон-это постулат, лежащий в основе научного метода, то теория-это конечный результат этого процесса.

Менее широко применимые утверждения обычно называются принципами (например, принцип Паскаля, который применим только в жидкостях), но различие между законами и принципами часто не проводится тщательно.

Модели, теории и законы, которые мы разрабатываем, иногда подразумевают существование объектов или явлений, пока еще не наблюдаемых. Эти предсказания являются замечательными триумфами и данью силе науки. Именно основополагающий порядок во Вселенной позволяет ученым делать такие впечатляющие предсказания. Однако, если эксперимент не подтверждает наши предсказания, то теория или закон ошибочны, независимо от того, насколько они изящны или удобны. Законы никогда не могут быть известны с абсолютной уверенностью, потому что невозможно проведите все мыслимые эксперименты, чтобы подтвердить закон в каждом возможном сценарии. Физики действуют в предположении, что все научные законы и теории действительны до тех пор, пока не будет соблюден контрпример. Если качественный, поддающийся проверке эксперимент противоречит устоявшемуся закону, то закон должен быть изменен или полностью отменен.

Изучение науки в целом и физики в частности-это приключение, очень похожее на исследование неизведанного океана.

Делаются открытия, формулируются модели, теории и законы, и красота физической вселенной становится более возвышенной за полученные знания.

1
Отв. дан Savage
Для написания вопросов и ответов необходимо зарегистрироваться на сайте