毋庸置疑,肯定还有很多基本定律尚待发现。甚至人类目前知道的自然规律只是真实自然的00001……%
人类社会的发展规律就是否定之否定。纵观科学的发展史,同样适合这一规律。人类对事物的认识就是螺旋上升的过程。
牛顿提出万有引力和三大定律也不是在前人的基础上发展而来的吗?
亚里士多德最早认为物体运动的原因是受力,而伽利略否定了亚里士多德,认为物体不受力也可以保持匀速直线运动运动,试错和纠正的过程就发展了科学。
牛顿在伽利略的基础上提出来惯性定律。其实牛顿三大定律并不是基本规律。准确来说,牛顿三定律只是宏观世界的基本定律。
因为惯性定律在微观世界并不适用。电子不受力也不会匀速直线运动啊。
科学是人类在实践过程中对自然现象的抽象总结。所有科学定律起源于自然现象。而人类对自然现象认知是依靠五大感官来实现的,这势必会带来很多局限性。我们感受不到暗物质和暗能量或许就是感官的限制。如果我们有第六个感官,或者就可以直接在大脑中映射出暗物质的信息。就好比眼睛看见380~780nm的电磁波就自然在大脑中映射出色彩的感受。
如果没有视觉感官,我们那知道380~780nm的电磁波是什么概念。自然世界是未知的,除了暗物质,还有更多的区域我们无法认知。
从普朗克长度10∧-35m到已知宇宙的10∧25m,目前已知最小到最大的尺度跨越是60个数量级。而人类奉为真理的牛顿三大定律只并不适用10∧-10m以下的空间尺度。
已知宇宙外面是否有更多更大的宇宙也是一个未知数。那么其他尺度下的物理定律就很有可能和人类所处的尺度规律不一样,那时候就需要重新构建新的更宽泛的基本规律去解释更大或更小尺度内的自然现象。
我们只知道暗物质作用于力,或许暗物质还有相互排斥的基本规律。
可以再想象一下,我们或许是更高维度的“码农”敲出来的虚拟程序,服从的自然规律在码农的看来,只不过是0和1这样的代码。
我们不知道创造人类程序的“码农”的家庭情况,也不知道码农所在宇宙的基本规律是什么?
或许在码农的那个宇宙中,并没有牛顿三定律的这样规律,取而代之的是反牛顿三大定律。
科学是对自然世界的归纳,而这种归纳却受限于人的感官。感官之外的世界我们全然不知,那里肯定还有更多的基本规律尚待人类发掘。
不一样。科学定律只是表述某一特殊领域内的规律,定律是通过实验观察出来的,同样的定律在不同的实验环境下结论会不一样。科学定律作为一种认识成果,是客观规律的本质反映,但又只是客观规律的近似反映,是随着实践的发展以及其他有关领域认识的深化而发展的相对真理。
高端的物理定律。标准释义:即行星运动定律,由开普勒发现的行星移动所遵守的三条简单定律。
第一定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳运行,而太阳则处在椭圆的一个焦点中;
第二定律:在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的;
第三定律:各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
围绕着行星的运行轨道,尤其是它们是否以太阳为中心,科学家与宗教领袖以及自己的同行进行了长达数个世纪的争斗。16世纪时,哥白尼提出了在当时引发巨大争议的日心说理论,认为行星是以太阳而不是地球为中心进行运行的。此后第谷·布拉赫等人也相继有所论述。但真正为行星运动学建立明确科学基础的,是约翰内斯·开普勒。
开普勒于17世纪早期提出的行星运动三大定律,描述了行星是如何围绕太阳运动的。第一定律,又被称为椭圆定律;第二定律,又被称面积定律,换句话解释该定律,就是说如果你连续30天跟踪测算地球与太阳之间连线随地球运动所形成面积,就会发现不管地球在轨道的哪个位置,也不管何时开始测算,结果都是一样的。至于第三定律,也称调和定律,它使得我们能够建立起一个行星轨道周期与距太阳远近之间的明确关系。比如金星这样非常靠近太阳的行星,就有着比海王星短得多的轨道运行周期。正是这三条定律,彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系。
科学是运用范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系,是社会意识形态之一。科学本身只是一个探索未知,揭示真理,构建知识的人类活动。探索未知体现为一种科学过程,过程就是一种发展性;揭示真理体现为一种科学本质,本质就是一种真实性;构建知识体现为一种科学结果,结果就是一种创新性。科学的发展、真实、创新本身之于人类社会发展的历史中,表现出不断地重复、延伸和深入,以一种螺旋形的交互式的多元化的发展形态和不断延续与派生,不断淘汰与新生的发展方式,被人们所感知和把握。
对于技术,是人在改造自然、改造社会,以及改造自我的过程中所用到的一切手段、方法的总和。其可包括物体形态、智能形态、社会形态三个方面。
根据生产行业的不同,技术可分为农业技术、工业技术、通讯技术、交通运输技术等;
根据生产内容的不同,技术可分为电子信息技术、生物技术、三药技术、材料技术、先进制造与自动化技术、能源与节能技术、环境保护技术、农业技术。
规律是指自然形成的规矩。规律包括:因果律、定律、定则、效应、公理、定理。
一、因果律
因果律是指在一定条件下,必然产生一定结果。条件决定结果,当条件发生变化,其结果必然发生变化,要想改变其结果,就必须先改变其条件。这里的条件是指由必要因素构成的要素组合。
因果律有两个方面的作用:一是,可以预测事物运动变化的结果及发展趋势和方向。二是,可以通过改变或创造条件,限制或改变某些现象。例如:有了氧气、碳,并达到燃点,必然发生燃烧现象。想防止燃烧现象出现,只要防止这三个条件中的一个出现就行了。
农业生产律首先选择优良品种,然后进行耕地、浇水、施肥、除草等,这样做农业才能丰收。
鸡蛋孵化律用受精的鸡蛋,把温度控制在370C~3950C,经过21天的时间,这样做鸡蛋才能孵出小鸡。
二、定律
定律是指由实践和事实所证明的论断。定律分为哲学定律和科学定律。
(一)哲学定律
哲学定律包括:正反律、对立统一律、均衡律、兴衰律、对称律等。
正反律有正面必然有反面;有正极必然有负极;有上必然有下;有左必然有右;有前必然有后;有新必然有旧。(中国王氏2020)
对立统一律对立双方构成统一整体,相互依存,如果失去一方,另一方便不能存在。(中国王氏2020)
例如:在磁铁中,N极和S极对立统一。在新陈代谢中,同化和异化对立统一。在商品交换中,买和卖对立统一。在经济活动中,生产和消费对立统一。
均衡律不均衡的事物通过自发运动最终达到均衡。(中国王氏2020)
例如:水往低处流,达到水平后停止流动。
例如:热量从高温处向低温处传递,达到热平衡后停止热传递。
例如:在市场经济条件下,起伏不定的价格在均衡律的作用下会自发地趋向均衡。
兴衰律事物总是经历由兴到衰的周期性变化。(中国王氏2020)
宇宙质能守恒律宇宙的总质量守恒,总能量守恒。(中国王氏2020)
(二)科学定律
科学定律分为物理定律、化学定律,天体学定律、经济学定律等。列举如下:
1物理定律
(力学)
杠杆定律杠杆支点两边作用力和力臂的乘积相等,省力不省功。(古希腊阿基米德公元前230)
浮力定律浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开液体的重量。(古希腊阿基米德公元前230)
惯性定律在有效参考系,物体在不受任何外力或受到的力平衡时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。(中国王氏2020)
离心力定律离心力的大小与质量成正比,与速度的平方成正比,与运动半径成反比。(荷兰惠更斯1658)
加速度定律物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体的质量成反比。(英国牛顿1687)
作用力定律作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。(英国牛顿1687)
凝聚力定律凝聚力主要与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比。(中国王氏2020)
重力定律重力等于凝聚力减离心力。(中国王氏2020)
动量守恒定律如果一个系统不受界外力或所受外界力的矢量合为零,那么这个系统的总动量保持不变。(法国笛卡尔1630)
能量守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体;在转化或转移的过程中,能量的总量不变。(英国焦耳1843)
机械能守恒定律物体的动能和势能相互转化时,机械能的总量保持不变。(英国焦耳1843)
液体压强定律在密闭容器内,液体向各个方向传递的压强相等。(法国帕斯卡1654)
(热学)
热能守恒定律物质内能改变量,等于外界对它传递的热量与外界对它所做的功之合。
热平衡定律热量总是从高温处流向低温处,达到热平衡为止。
气体温变定律气体自由膨胀时温度下降,压缩时温度上升。
(光学)
反射定律反射光线与入射光线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧,反射角等于入射角。(荷兰惠更斯1690)
折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。(荷兰惠更斯1690)
干涉定律同一光源的两条光束在一定条件下叠加时,在叠加区呈现明暗相间的条纹。(英国托马斯1801)
光谱红移定律遥远天体的光谱在传播过程中会发生红移现象,红移的波长与距离成正比,红移的频率与距离成反比。(中国王氏2020)
(电磁学)
电极定律同种电极相斥,异种电极相吸。(中国王氏2020)
磁极定律同种磁极相斥,异种磁极相吸。
电子守恒定律电子可以从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电子总数保持不变。(中国王氏2020)
带电体相互作用定律真空中两个带电体之间的相互作用力,与它们电量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力方向在它们的连线上。(中国王氏2020)
电流强度定律导体中的电流强度,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。(德国欧姆1826)
电磁感应定律电路中的感应电动势与磁通量变化率成正比,与感应线圈匝数成正比。(英国法拉第1831)
电磁能量守恒定律电流与磁旋的能量可以相互转化,能量守恒。(中国王氏2020)
电热定律电流通过导体所产生的热量与通过导体的电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。(英国焦耳1840)
2化学定律
质量守恒定律反应物总质量与生成物总质量守恒。
原子守恒定律反应物原子总数与生成物原子总数守恒。
结合反应定律化学元素的正负电极相互结合,饱和为止。(中国王氏2020)
置换反应定律电极强的化学元素置换电极弱的化学元素。(中国王氏2020)
电解定律负电极得到的是雄性元素,正电极得到的是雌性元素。(中国王氏2020)
分子定律饱和分子稳定,不饱和分子或超饱和分子不稳定。(中国王氏2020)
化学热定律结合反应时产生热量,分解反应时消耗热量。
3天体学
天体演化定律热星云凝聚成星球,星球吸积星云成为巨星,巨星衰变成红巨星,红巨星甩掉大气层蜕变成白矮星,白矮星冷却成黑矮星,黑矮星爆发成冷星云,冷星云吸收辐射能量成为热星云,热星云再凝聚成星球,循环反复。(中国王氏2020)
天体自转漩涡定律天体自转速度决定其漩涡速度,天体自转速度越快,其漩涡速度越快。(中国王氏2020)
天体公转漩涡定律漩涡速度决定天体的公转速度,漩涡速度越快,天体的公转速度越快。(中国王氏2020)
二力恒等定律天体公转时的凝聚力与离心力恒等。(中国王氏2020)
4经济学定律
价值恒等定律生产要素价值恒等于产品价值。(中国王氏2016)
比较优势定律不同生产者的生产能力存在比较优势,只有发挥各自的比较优势,才能使社会产能最大化。(中国王氏2016)
产值定律1劳动时间相同,劳动生产率相同,劳动创造的产值相等。(中国王氏2016)
产值定律2劳动时间相同,劳动生产率越高,劳动创造的产值越多;或者,劳动生产率相同,劳动时间越长,劳动创造的产值越多。(中国王氏2016)
产值定律3产值相同,劳动生产率越高,需要的劳动时间越短;反之,劳动生产率越低,需要的劳动时间越长。(中国王氏2016)
需求定律商品的相对价格上涨,需求量减少;相对价格下降,需求量增加。(中国王氏2016)
供给定律商品的相对价格上涨,供给量增加;相对价格下降,供给量减少。(中国王氏2016)
通货膨胀定律工资倍增必然导致通货膨胀倍增。(中国王氏2016)
三、定则
定则是指由实践和事实所证明的结论。定则中有人为设定条件。
左手螺旋定则用左手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么弯曲四指的指向就是磁感线环绕的方向;用左手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。(中国王氏2020)
左手定则伸平左手使拇指与四指垂直,手心向着磁旋的N极,拇指的方向与导体的运动方向一致,四指所指的方向就是导体感应电流的方向。(中国王氏2020)
右手定则伸平右手使拇指与四指垂直,手心向着磁旋的N极,四指的方向与导体中电流的方向一致,拇指所指的方向就是导体在磁旋中受力的方向。(中国王氏2020)
四、效应
效应是指由某种原因导致特定现象。效应用于对某些自然现象或社会现象的描述。
温室效应光线射入温室,室内的温度上升。
光热效应光线射入物体,物体的温度上升。
紫外线光电效应当紫外线照射到某些金属的表面时,金属内部的电子会逸出金属表面。(德国赫兹1887)
磁效应用磁石或磁铁引导铁后,铁具有磁性。
电热效应电流通过导体会发热。
电化学效应电流通过导电的液体会使液体发生化学变化,产生新的物质。如电解,电镀,电离等。
电磁效应任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场。给绕在铁心周围的导体通电,铁心就产生磁性。
波相对运动效应波源与观测者相对运动会导致波长或频率产生变化。(奥地利多普勒1842)
漩涡效应航天器经过行星漩涡时,顺流加速,逆流减速。(中国王氏2020)
五、公理
公理是指不证自明的命题。公理不需要证明。
等量公理等量加等量仍然是等量;等量减等量仍然是等量;等量乘以等量还是等量;等量除以等量还是等量。
等量公理的代数表达:
如果a=b,那么a+c=b+c。
如果a=b,那么a-c=b-c。
如果a=b,且c≠0,那么ac=bc。
如果a=b,且c≠0,那么a/c=b/c。
如果a=b,b=c,那么a=c。
几何公理
公理一:任意两点只能作一条直线。(古希腊欧几里德公元前300)
公理二:一条有限直线可以继续延长。(古希腊欧几里德公元前300)
公理三:以任意点为心及任意距离可以画圆。(古希腊欧几里德公元前300)
公理四:凡对角都相等。(古希腊欧几里德公元前300)
公理五:同一平面上的两条平行线永不相交。(古希腊欧几里德公元前300)
六、定理
定理是指由真判断推出的真结论。定理需要证明。
平行四边形定理平行四边形对边平行且相等。
勾股定理直角三角形两个直角边的平方和等于斜边的平方。(中国商高公元前1000)
产值定理用相同劳动时间,生产不同种类产品的产值相等。(中国王氏2016)
天文学家
阿尔伯特·爱因斯坦
数百年前,人类走上了用科学 探索 世界本质的道路,而在科学的殿堂里,有许多本来就存在的科学定律。我们要做的就是通过自己的智慧不断发现这些科学定律,并且将它们应用到实际中,去不断提升人类文明的等级和实力。
在科学的帮助下,我们走出了地球,开始 探索 浩瀚的宇宙。宇宙的一切都是那么有的有秩序,在我们目前的认知里,宇宙是神秘而复杂的,就是这样的一个神秘而复杂的宇宙空间,仍然要受到各种科学定律的束缚。
牛顿的万有引力定律让我们初步认知到了宇宙引力的存在和影响,爱因斯坦的相对论更是让我们认知到了宇宙空间更深层次的奥秘。不管是万有引力定律还是相对论,它们都无法真正揭示万物的结局,更无法真正揭示宇宙最终的结局。
或许在很多人看来,宇宙浩瀚而伟大,那么它应该是可以永恒的,可是一个物理定律的出现,却改变了人们的看法,让我们看到了宇宙的结局。这个定律相信很朋友都应该知道,它就是热力学第二定律:熵增定律。
熵增定律中的关键就是这个熵,那么什么是熵呢?对于熵的理解,我们可以从两个方面来看。
第一,一个孤立系统中,事物的有序度或者混乱度可以用熵来表示,系统越有序,无序度越低,那么熵值就会越小,反之则越大。
我们举一个简单的例子,一个房子建成之后,随着时间的推移,它会越来越破。而房间内如果长时间没有人打扫,它也会越来越脏,尘埃越来越多。这就是房子这个系统熵值不断增加的结果,系统越来越混乱,熵值越来越大。
再举一个例子:将一个容器的中间用一个挡板隔开,左侧装满水,右侧装满酒。这个时候系统的熵是非常小的,我们将隔板拿开,左边的水和右边的酒就会自发地混合在一起。这个时候,系统的有序度下降,熵就会不断增加,并且这个过程是不可逆的,熵值只会越来越大。
第二,一个孤立系统中能够被用于做功的有效能量的多少可以用熵来表示,系统的有效能量越多,则熵越小,反之则越大。
两样我们也举一个简单的例子:一个燃油 汽车 ,其中的汽油燃料的时候会失去活塞做功,从而驱动 汽车 前进。汽油燃烧时并不能100%充分燃烧,而是会产生一些废热。这些热量无法用来驱动 汽车 前进,是无用的能量。这样有效能就会减少,熵值也随之增加。
熵增定律的存在,让人类曾经梦想的永动机成为一个过去式,这是一个不可能实现的东西。并且熵增定律也向我们揭示了宇宙的结局,那就是走向“热寂”。
根据目前我们对宇宙的认知,这是一个孤立的系统,包含着一切。在这个孤立的宇宙系统中,熵增定律从它诞生的那一天起就开始发挥着作用,随着时间的推移,宇宙的秩序会变得越来越混乱,熵值越来越大,而且这是一个不可逆的过程。
熵增定律作用于整个宇宙,就会导致宇宙不可避免地走向衰亡。当宇宙消耗完所有的有效能之后,没有了新的能量可以被用于做功,这个时候的宇宙有序度会降到最低,熵值达到最大,最终宇宙会迎来“热寂”的结局。那么这个时候会有多久?根据目前科学家的研究认为,理论上,宇宙会在10^1000年之后走向死亡的终点。
当然,这只是一个理论值,可能在现实中,宇宙走向“热寂”的时间远没有这么长,这是为什么?主要还是跟生命的存在有关。前面我们说了,宇宙万物都是一个熵值不断增加的过程,这个过程不可逆,那么在宇宙中是否存在熵减的现象呢?答案是肯定的。
宇宙除了有各种天体和物质之外,还有一种更加神秘而复杂的事物,那就是生命,尤其是智慧生命。著名量子物理学家薛定谔指出:宇宙中所有的生命都是“负熵体”,我们从诞生的那一天起,就在进行着逆熵的过程。
生命要对抗熵增,那么就需要不断消耗能量,而这些能量需要从外界获取。我们获取和消耗能量的实力越强大,那么对抗熵增的力度也就会越强,表现在生命形式上,就是寿命的大幅增加
作为负熵体,生命会不断消耗宇宙中的有用能,而这样的过程无形之中也在加速着宇宙熵值的不断增加,从而加速宇宙的混乱程度。抛开宇宙,我们就拿地球这颗生态星球来说,正常情况下,如果地球上没有生命的存在,更没有人类的存在,那么地球这颗生态星球可能会一直保持到太阳走向终点的时候,它的寿命会非常漫长。
可是由于生命的存在,尤其是智慧生命人类的存在,地球的生态环境会加速恶化,现在我们可以明显看到,地球的生态环境越来越恶劣,霍金曾经警示:地球留给人类的时间可能只有数百年了。霍金认为,数百年之后,地球将有可能成为一颗荒凉星球,不再适宜人类的生存。
从熵增定律的角度可以很好地解释这一切,地球大量生命的存在,需要消耗地球大量的能量,而人类的存在和发展更是加速了能量的消耗,从而让地球的熵值加速增加,更快地走向死亡。
人类在宇宙中是非常渺小的,如果整个宇宙只有人类这一个智慧文明,那么我们的发展对于整个宇宙系统中熵值的增加影响是微乎其微的。可是我们都知道,浩瀚的宇宙不可能只有人类这一个智慧文明,科学家认为,生命在宇宙中可能是普遍的存在,而智慧文明也有可能大量存在。
只不过,由于人类现在的 科技 还比较落后,我们没有办法真正接触到宇宙中其他智慧文明。大量存在的生命星球和智慧文明,必然会加剧宇宙系统的混乱程度,让熵值更快增加,而且越是实力强大的文明,它们在对抗熵值的过程中,消耗的能量也会越大。
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