Физи́ческий зако́н — устойчивые повторяющиеся объективные закономерности, существующие в природе.

Открытые человечеством физические законы представляют собой эмпирически установленные и выраженные в строгой словесной и/или математической формулировке устойчивые, повторяющиеся в эксперименте связи между физическими величинами в явлениях, процессах и состояниях тел и других материальных объектов в окружающем миреСелезнев Ю. А. Основы элементарной физики. — М., Наука, 1966. — С. 11 — 408 с.. Выявление физических закономерностей составляет основную задачу физической науки. Независимость физических законов от выбора единиц измерения физических величин называется принципом метрической инвариантности.Стручков В. В., Яворский Б.М, Вопросы современной физики. — , Просвещение, 1973. — Тираж 81000 экз. — с. 8

Описание Для того, чтобы некая связь могла быть названа физическим законом, она должна удовлетворять следующим требованиям: Эмпирическое подтверждение: физический закон считается установленным, если имеет экспериментальное подтверждение. Универсальность: математическое выражение частного закона, определяющего связи между параметрами одной конкретной системы, может иногда описывать самые разнообразные явления. Кроме того, в соответствии с принципом единства законов природы, частные законы применимы, в пределах существующих ограничений параметров объекта и среды, в любой точке Вселенной, а всеобщие законы одинаково действуют на всех уровнях организации материи в пространстве и времени, а также определяют природу Вселенной. Устойчивость: свойства Вселенной определяют неизменность физических законовРозенталь И. Л. Физические закономерности и численные значения фундаментальных постоянных. Успехи физических наук (1980 г.).— Том 131, вып. 2. — Дата обращения 06 октября 2019 года..

Хотя физические законы, как правило, выражаются в виде строгого словесного утверждения и/или математической формулы, по выражению нобелевского лауреата Поля Дирака, «физический закон должен обладать математической красотой». Кроме того, интересен следующий факт: было отмечено, что из 35 законов элементарной физики лишь 17 формулируются при помощи математических уравнений и из более чем 300 понятий лишь около 50 вводятся при помощи формул, остальные формулируются и вводятся лишь словесноСелезнев Ю. А. Основы элементарной физики. — М., Наука, 1966. — Тираж 100 000 экз. — с. 401.

Примеры Одними из самых известных физических законов являются:

Закон Архимеда Закон Бойля — Мариотта Закон всемирного тяготения Законы Ньютона Закон Кулона Уравнения Максвелла Законы термодинамики Закон Фарадея Закон сохранения энергии Принцип наименьшего действия H-теорема Принцип неопределённости Принцип дополнительности

Законы-принципы Некоторые физические законы не могут быть доказаны и являются основными, то есть носят универсальный характер в рамках области применения и по своей сути являются определениями. Такие законы часто называют принципами.Сивухин Д. В. Общий курс физики. Механика. — М., Наука, 1979. — Тираж 50 000 экз. — с. 11 Они являются обобщением экспериментальных фактов. К ним относятся, например, второй закон Ньютона (определение силы), закон сохранения энергииСивухин Д. В. Общий курс физики. Механика. — М., Наука, 1979. — Тираж 50 000 экз. — с. 149 (определение энергии), принцип наименьшего действия (определение действия) и др.

Также существует ряд физических принципов, являющихся самыми широкими, всеохватывающим обобщениями частных законов физики. В их число входят: принцип неопределённости, принцип причинности, принцип дополнительности, принцип эквивалентности, принцип релятивистской инвариантности и т. д.Селезнев Ю. А. Основы элементарной физики. — М., Наука, 1966. — Тираж 100 000 экз. — с. 11. Они формулируются как идеи, обобщающие экспериментальные данные и позволяющие единообразно объяснить всю совокупность рассматриваемых данной теорией явлений.

Некоторые физические теории: классическая механика, термодинамика, теория относительности, строятся на основе небольшого числа исходных физических принципов, из которых в качестве следствия выводятся все частные законыМощанский В. Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. — М., Просвещение, 1976. — Тираж 80 000 экз. — с. 114. Такой подход к изучению явлений природы получил название метода принципов. Его основоположниками являются Ньютон и Эйнштейн.Эйнштейн А. Физика и реальность. — М., Наука, 1965. — 359 c.

Метод принципов не использует никаких гипотез о внутренних механизмах изучаемых явлений. Он непосредственно опирается на обобщения опытных фактов, которые и считаются принципами.При этом обобщение выражается только в распространении найденного опытного факта на более широкую группу явлений. В конкретной формулировке принципа содержится только констатирование опыта в адекватной математической форме. Вавилов С. И. Собр. соч., т. III. — АН СССР, 1956. — c. 156 Ценность метода принципов заключается в прочности достигаемых с его помощью результатов.Физика принципов несокрушима: принципы могут обобщаться, несколько изменяться, дополняться, но рушиться полностью они не могут, поскольку они суть выражение прямого опыта. Вавилов С. И. Собр. соч., т. III. — АН СССР, 1956. — c. 385

Законы-следствия симметрий Часть физических законов являются простыми следствиями некоторых симметрий, существующих в системе. Так, законы сохранения согласно теореме Нётер являются следствиями симметрии пространства и времени. А принцип Паули, например, является следствием идентичности электронов (антисимметричность их волновой функции относительно перестановки частиц).

Приблизительность законов Все физические законы являются следствием эмпирических наблюдений и верны с той точностью, с которой верны экспериментальные наблюдения. Это ограничение не позволяет утверждать, что какой-либо из законов носит абсолютный характер. Известно, что часть законов заведомо не являются абсолютно точными, а представляют собой приближения к более точным. Так, законы Ньютона справедливы только для достаточно массивных тел, двигающихся со скоростями, значительно меньшими скорости света. Более точными являются законы квантовой механики и специальной теории относительности. Однако, и они в свою очередь являются приближениями более точных уравнений квантовой теории поля. Законы квантовой физики также предполагают, что точность измерения ограничена принципом неопределённости.

См. также Закон Фальсифицируемость

Примечания

Литература

Категория:Философия науки Категория:Фундаментальные физические понятия