何年にもわたって、科学者が発見したことの 1 つは、自然は一般に、私たちが信じているよりも複雑であるということです。物理法則は基本的なものと考えられていますが、その多くは理想化されたシステムや理論上のシステムに言及しており、現実の世界で再現するのは困難です。
科学の他の分野と同様に、物理学の新しい法則は、既存の法則と理論研究に基づいて構築または変更されます。アルバート アインシュタインが 1900 年代初頭に開発した相対性理論は、アイザック ニュートン卿によって 200 年以上前に最初に開発された理論に基づいています。
万有引力の法則
アイザック ニュートン卿の物理学における画期的な業績は、1687 年に彼の著書「自然哲学の数学的原理」、通称「プリンキピア」で初めて出版されました。その中で、彼は重力と運動についての理論を概説しました。彼の重力の物理法則は、物体が別の物体をそれらの結合された質量に正比例し、それらの間の距離の 2 乗に反比例して引き寄せると述べています。
運動の 3 つの法則
「プリンキピア」にも見られるニュートンの 3 つの運動法則は、物体の運動がどのように変化するかを支配しています。それらは、物体の加速度とそれに作用する力との間の基本的な関係を定義します。
- 最初のルール :オブジェクトは、外力によって状態が変化しない限り、静止または均一な運動状態を保ちます。
- 第 2 のルール :力 は 時間の経過に伴う運動量（質量×速度）の変化に等しい.つまり、変化率は加えられた力の量に正比例します。
- 第 3 のルール :自然界のすべてのアクションには、等しく反対の反応があります。
ニュートンが概説したこれら 3 つの原則は、外力の影響下で身体が物理的にどのように振る舞うかを説明する古典力学の基礎を形成します。
質量とエネルギーの保存
アルバート アインシュタインは、彼の有名な方程式 E =m を導入しました 1905 年のジャーナルへの投稿で、「動く物体の電気力学について」と題されています。この論文は、次の 2 つの仮説に基づいて、彼の特殊相対性理論を提示しました。
- 相対性の原理 :物理法則はすべての慣性座標系で同じです。
- 光速不変の原理 :光は常に一定の速度で真空中を伝播します。この速度は、放射体の運動状態とは無関係です。
最初の原則は、物理法則がすべての状況ですべての人に等しく適用されることを簡単に示しています。 2 番目の原則は、より重要な原則です。真空中の光の速度は一定であると規定しています。他のすべての形式の運動とは異なり、異なる慣性座標系の観測者に対して異なる方法で測定されるわけではありません。
熱力学の法則
熱力学の法則は、実際には、熱力学的プロセスに関連する質量エネルギー保存則の特定の現れです。この分野は、1650 年代にドイツのオットー・フォン・ゲリケとイギリスのロバート・ボイルとロバート・フックによって最初に調査されました。 3 人の科学者全員が、フォン ゲリケが開発した真空ポンプを使用して、圧力、温度、体積の原理を研究しました。
- 熱力学のゼロ番目の法則 温度の概念を可能にします。
- 熱力学の第一法則 システム内の内部エネルギー、追加熱、および仕事の間の関係を示します。
- 第二法則 熱力学 閉鎖系内の自然な熱の流れに関連する
- 第三法則 熱力学 完全に効率的な熱力学的プロセスを作成することは不可能であると述べています
静電気の法則
物理学の 2 つの法則は、荷電粒子と静電力および静電界を作成する能力との関係を支配します。
- クーロンの法則 1700 年代に活躍したフランスの研究者、シャルル オーギュスタン クーロンにちなんで名付けられました。 2 つの点電荷間の力は、各電荷の大きさに正比例し、中心間の距離の 2 乗に反比例します。物体が正または負の同じ電荷を持っている場合、それらは互いに反発します。反対の電荷を持っている場合、互いに引き付け合います。
- ガウスの法則 は、19 世紀初頭に活躍したドイツの数学者 カール フリードリヒ ガウスにちなんで名付けられました。この法則は、閉じた表面を通る電場の正味の流れは、囲まれた電荷に比例すると述べています。ガウスは、磁気と電磁気学全体に関連する同様の法則を提案しました。
基本的な物理学を超えて
相対性理論と量子力学の領域では、科学者はこれらの法則が依然として適用されることを発見しましたが、その解釈を適用するにはいくらかの改良が必要であり、その結果、量子エレクトロニクスや量子重力などの分野が生まれました。
