Fizik yasası

Fizik yasası ya da bilim yasası, belirli şartlar altında her zaman olan olayları belirli gerçeklerle ve uygulanabilir olaylarla açıklamaktır.^[1] Fizik yasaları, bilim insanları tarafından kanıtlanmış ve tüm evren için geçerli olan, yıllar boyu yapılan gözlemlere ve deneylere dayanarak çıkarılan sonuçlardır. Bilimin amacı çevremizdeki olayları özetleyip tanımlamaktır. Bu, bilim camiasındaki herkesin kabul ettiği bir görüş değildir.

Siyasi-hukuki anlamda doğal yasalar ile bilimsel anlamdaki doğal yasalar arasındaki fark birisinin modern olmasıdır. Her iki kavramda Yunanca kelime olan physis'den türemiştir (İngilizce’de fizik physics demektir) ve İngilizceye doğa olarak çevrilmiştir.^[2]

Tanım

Fizik yasalarının birçok genel özellikleri tanımlanmıştır. Fizik yasaları:

• Gerçek, eninde sonunda geçerlilik düzeninin içinde yer alacaktır. Bu tanımdan, asla tekrarlanabilir çelişen gözlem olmaz
• Evrensel. Evrenin herhangi bir yerinde uygulanabilir. (Davies, 1992:82)
• Basit. Bunlar tipik olarak tek bir matematiksel denklem ile ifade edilmiştir. (Davies)
• Mutlak. Evrendeki hiçbir şey bunları etkileyemez. (Davies, 1992:82)
• Sabit. İlk keşfedildiğinden beri değişmezdir.
• Her şeye gücü yeten. Evrendeki her şey bunlara boyun eğer. (Davies, 1992:83)
• Genellikle niceliklerin korunumu. (Feynman, 1965:59)
• Sık sık zamanın ve uzayın simetrisinin varlığını açıklama. (Feynman)
• Zamanda tersinme, zamanın kendisi tersinmez olmasına rağmen. (Feynman)

Fizik yasaları bilimsel teorilerden basitliklerinden dolayı ayrılır. Bilimsel teoriler genellikle yasalardan daha karmaşıktır. Daha çok ögeleri vardır ve deneysel verilerin ve analizlerin gelişmesiyle değişme olasılıkları vardır. Bunun sebebi fizik yasaları yapılan gözlemlerin özetidir. Teoriyse, bir modeldir, yapılan gözlemlerin açıklamasıdır, diğer gözlemlerle onu ilişkilendirir ve buna dayanarak test edilebilir tahminler yapılır. Basitçe açıklanacak olunursa, yasa olan bir şeyi açıklar, teoriyse bir şeyin neden ve nasıl olduğunu açıklar.

Örnekler

Bazı ünlü doğa yasalarından Isaac Newton’un klasik mekanik teorileri, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica’ da gösterilmiştir ve Albert Einstein'ın görelilik teorisi. Diğer yasa örneklerinden Boyle'ın gaz yasası, korunum yasası, termodinamiğin dört yasası.

Tanım olarak yasalar

Bazı bilim yasaları matematiksel tanım olarak yer alırlar (Newton'un ikinci yasası, nedensellik, belirsizlik ilkesi gibi). Bu yasalar bizim duyumuzun neyi algıladığını açıklamasına rağmen, hala deneyseldirler ve bu nedenle matematiksel bir olgu değildirler.

Matematiksel simetri sonucu olan yasalar

Diğer yasalar doğada bulunan matematiksel simetrileri yansıtmaktadır. yasalar yüksek hassaslık için, kesinlik için sıkça test edilir. Bu bilimin ana amaçlarından birisidir. yasalara uymak, onların test edilemeyeceği anlamına gelmez. Onları test etmek, doğruluğunu artırmak, yeni koşulları doğrulamak, eski koşulları tuttuğunu görmek ya da süreç içinde neler keşfedileceğini görmek için yapılır. yasaların geçerliliğini yitirmesi ya da yapılan deneylerle yeni limitler eklemek her zaman mümkündür. Fakat yasaların temelini değiştirmek imkânsızdır. İyi yapılan yasaların geçerliliğini yitirmesi mümkündür fakat yeni formüller yasası yıkmak yerine ondaki tutarsızlıkları geneller. Yani geçersiz yasalar sadece tahmine yakın olarak bulunur ve yeni bulunan koşullar eskisine eklenir. Yani değiştirilmeyen bilgiden ziyade fizik yasaları, geliştirilen bakış açısı dizisi veya daha doğru genellemelerdir.

Yaklaşık olarak yasalar

Bazı yasalar diğer daha genel yasaların sadece iyi bir tahmini, yaklaşık olanlarıdır. Mesela, Newton dinamik yasası özel göreliliğin düşük hız limiti içindir. Benzer bir şekilde Newton'un yer çekimi yasası genel göreliliğin düşük kütle için ona yaklaşık bir yasadır. Coulomb yasası kuantum elektrodinamiğine yaklaşık bir yasadır. Bazı durumlarda, yaklaşık yasaları daha genel olan yasalar yerine kullanmak daha doğrudur.

Simetri prensiplerinden türeyen fizik yasaları

Birçok temel fizik yasası, uzayın, zamanın ve doğanın diğer yönlerinin çeşitli simetrilerinin matematiksel sonuçlarıdır. Özellikle Noether teoremi, bazı korunum yasalarını kesin simetrilere bağlamaktadır. Mesela enerji korunumu zaman simetrisinin kaymasının bir sonucuyken, momentum korunumuysa uzay simetrisinin sonucudur. Ayırt edilemez bütün temel parçacıklar (elektron ya da foton gibi) Satyendra Nath Bose ve Paul Dirac kuantum istatistiği olarak sonuçlanır ki bu da fermiyonlar için Pauli dışlama ilkesi ve bozonlar için Bose-Einstein yoğunlaşması olarak sonuçlanır. Zaman ile uzay arasındaki dairesel simetri, eksenleri koordine eder. Bu da özel görelilik olarak sonuçlanan Lorentz dönüşümü ile sonuçlanır. Eylemsizlik ile kütle arasındaki simetri genel görelilik olarak sonuçlanır.

Kütlesiz bozonlar aracılığıyla etkileşimlerin ters kare yasası, uzayın 3 boyutlu olmasının matematiksel sonucudur. Doğanın en temel yasalarını araştırma esnasındaki bir amaç, temel etkileşimlere uygulanabilen en temel matematiksel simetri gruplarını araştırmadır.

Tarihi

Doğadaki belli sistemler çerçevesi içinde bulunan gözlemler tarih öncesine dayanmaktadır. Bu tarih öncesinde neden sonuç ilişkisini tanıma, kesin bir kabul olarak görüldüğünden beri doğanın yasaları olduğu kabul edilmiştir. Animizdeki karmaşıklık ve birçok olayın meteorolojik,astronomik, biyolojik olaylara neden olduğunu ya da tanrılar, ruhlar ve doğaüstü olayların eylemlerine neden olduğunu, tam olarak anlaşılmamasına rağmen bağımsız bilim yasaları sınırlanmıştır. Doğa hakkındaki gözlemler ve tahminler metafizik ve ahlak ile sınırlandırılmıştır.

Avrupa'da, sistematik teoriler Yunan filozofları ve bilim adamlarıyla başlar ve Helenistik, Roma İmparatorluğu dönemiyle devam eder.

Doğa yasaları ilk olarak canlı metafor olarak Latin şairler Lucretius, Marcus Manilius, Virgil ve Ovid tarafından benzetildi. Zaman içinde, Seneca the Younger ve Pliny the Elder' in düz yazı makalelerinde sıkı kuramsal varoluş olarak isim kazandı. Neden Roma köklü? Lehoux'ın ikna edici anlatımına göre^[3] fikirler, Roma kültürü ve yaşamındaki sistemleştirilmiş yasaların asıl rolüyle ve adli argümanlarca mümkün kılındığından dolayıdır. Şu anda tanıdığımız geçerli yasaların formülleri Avrupa'da 17. Yüzyıla, matematiğin geliştiği ve kesin deneylerin yapıldığı zamana dayanmaktadır. Bilimsel yöntem de bu zamanda şekil almıştır. Evrensel olarak tasarlanmış politik anlamda doğa yasaları da bu zamanda ayrıntılı olarak tasarlanmıştır.

Diğer alanlar

Bazı matematik teorileri ve belitler, yasalar olarak bilinmektedir çünkü deneysel yasalarla mantıksal temeli ispat edilmiştir. Diğer gözlemlenmiş olayların örnekleri de bazen yasalar olarak tanımlanır mesela Titius-Bode yasası, Zipf yasası ve Moore yasası. Bu yasaların çoğu rahatsız edici bilim tanımına düşmüşlerdir. Diğer yasalar pragmatik ve gözlemlenebilirdir.

Ayrıca bakınız

• Bilim felsefesi
• Bilimsel yöntem
• Tümevarım
• Fizik sabiti

Kaynakça

1. " Law of Nature." Oxford Dictionary of English 2e, Oxford University Press, 2003.
2. Some modern philosophers, e.g. Norman Swartz, use "physical law" to mean the laws of nature as they truly are and not as they are inferred by scientists. See Norman Swartz, The Concept of Physical Law (New York: Cambridge University Press), 1985. Second edition available online 12 Ağustos 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
3. in Daryn Lehoux, What Did the Romans Know? An Inquiry into Science and Worldmaking (Chicago: University of Chicago Press, 2012), reviewed by David Sedley, "When Nature Got its Laws", Times Literary Supplement (October 12, 2012).