物理の証明

質問

物理ではいろいろな法則を式で表していますが、その証明方法が分かりません。
例えば、フックの法則はＦ＝ｋｘで表していますが、実験をした結果バネの伸びが加えられた力に比例していたとしても、たまたま成り立っただけかもしれないし、実験だけだと証明には不充分のような気がします。
一体どうやって物理の法則を証明するのでしょうか？

回答No.1

tadys · ベストアンサー

物理の証明というのは数学における証明のようなものでは有りません。

物理の場合は実験事実と整合しているか、他の法則との矛盾は無いかなどが判断の基準となります。
二つの法則間で矛盾が有る場合にどちらが正しいかを決めるのは実験の結果に寄ります。
一度正しいとされたものでも実験の精度が上がったことで間違いとされることもあります。

二つの法則間で矛盾が有った例としてはニュートン力学とマクスウエルの電磁気学が有ります。
電磁気学では電磁波の速さ（光の速度を含む）は誰から見ても一定になるという結論が有ります。
（光速度が不変であるというのに気付いたのはアインシュタインが最初では有りません。原理として採用しようと言ったのはアインシュタインですが）
この結論はニュートン力学とは相容れないものでした。
そこでいろいろな実験（マイケルソン・モーリーの実験もその一つ）が行われましたが電磁気学の結論に反するものは見つかりませんでした。
この問題は大きな謎でしたが、アインシュタインはニュートン力学を修正する事で解決したのです。

また、物理の法則は一定の範囲内でしか成り立たないものが多数あります。
バネの伸びに付いて言えばフックの法則が成り立つのも伸びが小さい範囲だけです。
バネが伸び切ってしまえばそれ以上力を加えても伸びなくなるし、無理に力を加えると切れてしまいます。

お礼

物理は数学と違って厳密な証明は出来ないんですね。
しかし、一度導き出された法則が覆される事があるとは・・・
もしかしたら現在正しいとされる法則も将来覆される事があるかも。

回答有難うございました。

回答No.3

ppyiam

物理学にとっての法則というのは数学にとっての公理、政治でいえば憲法のようなものであって、「宇宙ではこのルールが成り立ってるんだ」という前提となるものです。法則自体は証明を要求できるものではありません。論理を展開していくうえでの前提となる仮定です。この仮定は主に実験で発見されますが、それが宇宙のルールであるか、それともたまたま出た実験結果であるのか、はたまたもっと根源的な法則から導き出された結果なのかは、たび重なる実験・それを法則として認めて論理展開した時に矛盾が起きないか、宇宙をよく説明できているかなどによって決められるものです。

お礼

物理の法則が成り立つかどうかを決めるのは証明によるものではなく説明によるものなんですね。
回答有難うございました。

回答No.2

tetsumyi

物理の法則は数学と違って実験以外で証明することはできません。
物理とは何かと言う基本的な問題になります。
物理とは何かの現象が繰り返して起きる時に、その現象を数式の形で表わしたものです。

例えば、バネを引っ張ってみると力を入れると伸びる。
力を強くすれば伸びは大きくなる。
これを実験で正確に調べてみたら力と伸びは比例することがわかった。
バネは強い物と、弱い物があって伸びが違うので　F＝ｋｘ　と言う数式で表わせるではないか。
これが完結した法則であって物理とはこんなもので、これ以上はこの法則に関して証明しようがありません。
物理は仮説と検証があって法則や理論が確立されます。

お礼

物理は実験で証明するしかないのですね。
回答有難うございました。