質問: 物理の証明 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: 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。