什么是物理理论和定律(王军礼)

什么是物理理论和定律？
作者：王军礼来源：中科院《科学智慧火花》栏目自然界中的一切物质都在不断运动变化着，日月运行、江河奔流、风吹草动、花开花落……物质世界的运动形式又是复杂多样的，在这些诸多的运动形式中既有其各自独特的运动规律，又有着比较普遍的规律，对各种不同运动形式的研究，逐渐形成了自然科学的各个学科领域。

而物理学是研究物质、能量及其相互的学科，研究物理学必须要涉及物质运动的普遍形式。

我们在研究物理学中物质运动的普遍形式时，所反映出的内在联系就是规律，物理理论的核心就是物理规律，然而理论并不一定是规律，因为规律是事物之间的本质的、必然的联系，它是客观的，而理论则是人们为了解释某些物理现象依据一定的事实和逻辑而通过假设、构造后提出的一种对物理现象内在联系的描述，是带有一定主观色彩的。

如果一个物理理论对物理现象描述的越精确，也就是说理论与现象符合的越好，理论的普遍性越强，我们就认为这样的理论是一个好的理论。

反映出事物本质规律的理论当然是真理，是好的理论，从哲学上讲不存在绝对的真理，因为物质总是发展变化的，量变也会引起质变，包括那些物理学定律也是处在发展中的，并不是永恒的。

因而，所有的理论都只是对某些现象的描述，从来没有也永远不可能有一种理论在时间上适用于无限久，在空间上适用于无限大或无限小，也不可能有绝对意义上的大统一理论。

所有的理论都被空间和时间作了限制，理论是用来描述和反映物质运动的，而物质运动无一不是处在时间和空间当中的。

也许有人会问，那么我们能不能制造时间机器来超越时空呢？宇宙之外的世界是什么？这样一连串的问题，这要靠宇宙学的发展来回答。

现代物理学认为，物质运动，即物理事件的发生，必然是在时空当中进行的，没有时间和空间也就没有物质的运动，更不会有物理理论。

在物理学中，物质运动的普遍形式有机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核的运动等等，而物理学发展到今天它指出，这些物质物质运动形式的空间长度和时间间隔都是有限度的，它们的下限分别是普朗克长度10-35米和普朗克时间10-43秒，当小于普朗克时空间隔时，现有的时空概念就可能不再适用了。

所以，目前的物理理论也受到普朗克时空间隔的限制。

至此，可以简单的说物理理论是描述和解释客观世界的一种科学方法，一种工具，它以自然科学的理念为先导，出发于事实，来源于事实与思想的结合，并且往往始于人的的直觉和客观现象。

那么还有一个问题：什么是定律？接着还可以问物理学定律的作用是什么？如果违反了自然定律将会怎样呢？
首先，定律是帮助我们形成概念框架基础的一种基本陈述。

在这个意义上定律类似于平面几何当中的公理，在几何学中，人们承认公理但却无法证明。

与之类似，在力学中，牛顿第三定律被认为是对作用力和反作用力的基本陈述，也被当作公理使用。

然而，物理定律却不同于几何中的公理，几何公理无法被测试，是纯抽象的，而物理定
律是有一定实验基础的，总被认为是“正在试验中”的，物理学定律并不是永远不变的，它必须与新发现的现象相适应的变化。

如果在实验中出现与定律不符的新结果，那么就要放弃该定律，或者至少进行适当的修正使之包括新现象。

那么你能违背自然定律吗？会有什么惩罚？假设你能设计一个独创性的实验其结果与定律相冲突。

非常奇怪，惩罚可能是诺贝尔奖！违背自然规律会得到丰厚的奖赏。

杨振宁和李政道获得1957年的诺贝尔物理学奖，就是因为提出了宇称不守恒的可能性，后来被吴健雄用实验证实。

所以如果你能做到，你可以违背物理学定律。