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定律的意思（定律、定理和理论的区别）

100次浏览     发布时间：2024-08-26 08:49:39    


定律

定律是客观规律的统称，反映事物在一定条件下发展变化的客观规律的论断。是可证明的，而且已经被不断证明是正确的。

定律的最大特点就是，它是客观存在的。也就是说，定律不是科学家发明的，而是发现的。它是科学家通过观察和实验发现的客观规律。

比如牛顿的第二定律，牛顿的前辈们发现，物体的加速度a，与物体本身的质量m及作用在物体上的合外力F有关。最后通过实验和牛顿的总结，发现了三者的关系满足：F=ma。并且通过牛顿第二定律，重新定义了力的大小。能使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度所需要的力大小，定义为1N。即：1N=1kg×1m/s2。

定理

数学上，定理是指在既有命题的基础上证明出来的新命题。在物理上，定理是在定律的基础上，通过严密数学或逻辑推导，得到的新规律或结论。定理不是客观存在的，它是科学家为了更好解决问题，通过数学手段发明出来的。定理是不证自明的，因为它来自于已被证明的定律。

我们来看看动能定理的推导过程。

质量为m的物体，在合外力F的作用下，开始做匀加速直线运动。当位移为s时，速度从v0到vt。

到此，通过一系列的数学推导和定义，发明了一个新的规律：合外力所做的功，等于物体动能的变化。科学家称它为动能定理。

理论

理论是指人们按照已知的知识或者认知，经由一般化与演绎推理等方法，进行合乎逻辑的推论性总结。可以看到，理论和定理，都是通过推演得出的结论。唯一的区别是，定理是不证自明的。可是理论的依据，往往是没被证明的，甚至是错误的。所以最终理论是否正确，是需要通过实验证明的。

爱因斯坦的狭义相对论很复杂，但其实它在两个很简单基本假设上，推导出来的结论。

假设1：相对性原理。

内容为：所有的物理规律在任何惯性参考系中数学形式保持不变。意思就是，在地面上牛顿第二定律的数学形式为：F=ma。在匀速行速的汽车上，它的数学还是F=ma。但是在加速起飞的飞机上，它就再是F=ma。

假设2：光速不变原理。

内容为：光在真空中总是以确定的速度c传播，速度的大小与光源的运动状态无关。意思就是，你拿着电筒静止的时候，电筒发出的光，速度为c。你拿着电筒以速度v向前跑时，电筒发出的光速度还是为c，而不是v+c。

在这两个基本假设下，通过一定的逻辑推演和数学运算（此处省略），爱因斯坦得到了很多反经典力学的结论，称为狭义相对论。其中你一定听过的就有"时间膨胀"和质能方程E=mc2。


同样的，爱因斯坦后来根据广义坐标不变原理，得出更为复杂的广义相对论（上图的第二条式子）。

相对论发表之后，科学家都不能担受理论中那些反经典力学的结论。直到后来一个一个的实验，才证明了相对论的正确。所以爱因斯坦获得诺贝尔奖，并不是因为相对论。

总结

定律，指的通过实验总结得到的客观规律。先有实验，后有结论。所以定律肯定是已证明的。

定理，指的是在定律的基础上推导出的新规律。先有定律，后有定理。故定理不证自明。

理论，指的是根据一定的知识点（也可以是假设）推导出来的一系列理论。由于出发点不一定正确，故理论都需要靠实验证明。先有理论，后有实验。

细心的你可能已经发现，定律和理论的发现过程，其实是相反的过程。


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