قوانين العلم
قوانين العلم أو القوانين العلمية هي عبارة عن مجموعة البيانات التي تقوم بالوصف والتنبؤ ، وربما التفسير ، لمجموعة من الظواهر التي تتناول بيولوجيا الحياة كشكل خاص لحركة المادة، كما تتناول قوانين تطور الطبيعة الحية، وكذلك الأشكال المتشعبة للكائنات الحية،من حيث بناؤها ووظيفتها وارتقاؤها وتطورها الجزئي وعلاقتها المتبادلة بالبيئة. ومصطلح "القانون" يشمل الاستخدامات المتنوعة لكثير من الحالات التي يقررها بشكل تقريبي ودقيق،وتثبيت بعض النظريات الواسعة أو الضيقة التي تشرح المجال، في جميع التخصصات العلمية الطبيعية (الفيزياء، الكيمياء، الأحياء، الجيولوجيا، علم الفلك الخ...). والمصطلح المشابه للقانون العلمي هو المبدأ.
القوانين العلمية :
يقوم القانون العلمي بدراسةالحياة. ويتناول بيولوجيا الحياة كشكل خاص لحركة المادة، كما يتناول قوانين تطور الطبيعة الحية، وكذلك الأشكال المتشعبة للكائنات الحية: بناؤها ووظيفتها وارتقاؤها وتطورها الجزئي وعلاقتها المتبادلة بالبيئة. وتشتمل البيولوجيا على العلوم الجزئية لعلم الحيوان وعلم النبات والفسيولوجيا وعلم الأجنة وعلم الحفريات الحيوانية والنباتية والبيولوجيا الدقيقة وعلم الوراثة الخ. والبيولوجيا كنظام متناسق للمعرفة كانت معروفة لليونانين القدماء، لكنها لم تحرز أساسا علميا إلا في العصر الحديث. وقد تم أول تنظيم منهجي كامل نسبيا عن الكائنات الحية والمتميزة على يد جون راي (القرن السابع عشر) ولينايوس. وكانت البيولوجيا في القرن الثامن عشر والنصف الأول للقرن التاسع عشر وصفية بشكل رئيسي. وقد سمى انجلز هذه الفترة بالفترة الميتافيزيقية، فأساسها النظري هو فكرة دوام الأنواع، وهو اعتقاد بأن غرضية الكائنات العضوية ترجع إلى علل تتجاوز الطبيعة. وقد أدى الجهل بالعلل المادية للظواهر البيولوجية والفشل في إدراك صفاتها العينية إلى ظهور التصورات المثالية والميتافيزيقية (المذهب الحيوي) ومذهب التشكل المسبق والآلية الخ. وقد لعب اكتشاف بناء الخلية في الكائنات الحية دورا هاما في استكمال البيولوجيا كعلم. فقد حدثت للبيولوجيا ثورة بنظرية الارتقاء عند داروين، تلك النظرية التي كشفت عن العوامل الحديثة والقوى المرافقة للارتقاء، وافترضت وقدرت النظرة المادية للاقتصاد النسبي للكائنات الحية، ومن ثم قوضت السيادة السابقة للغائية في النظريات البيولوجية. وقد تحققت أشكال للنجاح هامة في العلوم البيولوجية في نهاية القرن التاسع عشر، وبداية القرن العشرين. غير أن البيولوجيا حققت تقدما سريعا بصفة خاصة منذ ظهور أفرع لها مثل علم وظائف الأعضاء (الفسيولوجيا) وعلم الوراثة وعلم الخلايا والكيمياء البيولوجية والفيزياء البيولوجية، التي تعنى بقوانين العمليات الحيوية الرئيسية – التغذية، التمثيل، والأيض (عمليات الهدم والبناء داخل الجسم) وانتقال الخصائص الوراثية... الخ. وفي النقاط التي تلتقي فيها البيولوجيا بالعلوم الأخرى (الفيزياء، الكيمياء، الرياضيات، الخ) تكون هناك امكانيات للنفاذ في عدد من الميادين البيولوجية الهامة. والمشكلة الرئيسية للبيولوجيا اليوم هي اكتشاف ماهية العمليات الحيوية، وفحص القوانين البيولوجية الخاصة بتطور العالم العضوي.
في بعض الأحيان قد يحصل لغط في المصطلحات بين القانون العلمي والنظرية العلمية، وذلك لأن معنى "نظرية" اللغوي غالباً يميل للإشارة إلى "رأي" أو "تخمين غير مدعوم بدليل". لكن الاستخدام الاصطلاحي للكلمة يختلف للغاية.النظرية العلمية هي تفسير أو مجموعة من التفاسير لظاهرة طبيعية معينة، قائمة على مجموعة قوية من الأدلة والمشاهدات والاختبارات. وتتبع نفس المنهج العلمي الذي يتبعه القانون العلمي. والفرق بينهما هو :
ومن كل ما سبق يستنتج أن التطور هو حقيقة علمية وهي كما قدمها العلماء، النظرية الأنجح في تفسير أصل الكائنات الحية، وهي المدعومة بكم هائل من الأدلة والقياسات وغيرها. ولا يوجد هناك أي دليل علمي يثبت خطأ في النظرية وفي مجموعة التفاسير التي تقدمها. مثل أي نظرية أخرى، فإن نظرية التطور تحتوي على بعض الثغرات أو "الحلقات المفقودة" التي يحاول العلماء دائماً البحث فيها لإغلاقها، لكن هذا لا ينفي أبداً صحتها وقبولها كنظرية علمية قوية. "رفض مبدأ حدوث التطور، وهو من الناحية المنطقية كرفض وجود الجاذبية، بحسب قول العلماء"*. أغلب الآراء التي تعارض نظرية التطور مثل نظرية الخلق أو "الصميم الذكي" تلقى تأييداً شعبياً كبيراً في كثير من البلدان لكنها غير مقبولة علمياً لعدم قدرة المؤيدين لها من توفير أدلة واختبارات كافية لتثبت صحتها، وأيضاً لضعف قدرتها التفسيرية مقارنة بنظرية التطور.
أن الفروض التى نستخدمها لحل المشاكل العلمية تكون أيضا وسيلة لتفسـير الظاهرة أو الظـواهر موضع الإشكال أو السـؤال . هـذا الفـرض لابد أن يكون قانونا علميا . وتعرف القوانين العلمية على أنها قضايا كلية ، ولكن ليس كل قضية كلية يمكن أن تكون قانونا علميا . وإذا كانت الإجابة بالنفى فهناك صفات مميزة تختـص بها قضايا العـلم الكلية وتنفرد بها تجعلنا نعطيها أسما خاصا ، أعنى " القانون" .مثال: ان شخصا تسأل : لماذا يحتوى حجرا معينا على معدن الحديد؟ وأجيب بأن كل الحجـارة المـوجـودة في صـندوق أمـامه تحـتوى على معـدن الحـديد ، وأن الحجـر المذكـور موجـود في ذلك الصـندوق ، فـإذن الحجر الـمذكور لابـد يحـتوى على معـدن الحديد . لا يمكن لاحـد ممن لهم معـرفة بالعـلم أن يقـبل مثل هذا الكلام ويعتبره تفسيرا علميا ، رغـم أن المـقـدمة الأولى قـضية كـلية . والسـبب الذى يمكن أن يـقال لهـذا أن المقـدمة أو القضية الكلية ليسـت قانونا علميا طبيعيا ، رغم أنها قد تكون صادقة بطريقة أخرى. أن القـضية " كل الحجـارة الموجـودة في الصندوق الذى أمامى تحـتوى على معدن الحديد" .يصف البعـض القضـية السـابقة وكل القضايا المشـابهة لها بأنها كليات عرضـية ، وبالتالى فـهم يرون بأن القـانون العـلمى يختـلف عن الكليات العرضية في أنه يعـبر عن علاقة ضرورية بين الأشياء المذكورة في القانون ، سواء كانت تلك الضرورة ضرورة متعـلقة منطـقية أو علـيّة ، وأنه بدون إسـتخدام مفـهوم الضـرورة لا يمكن التمـييز بـين الكليات القانونية .لننظر في الضرورة المنطـقية . نقول عن قضية أنها ضرورية منطقيا إذا كان نفيها يمثل تناقضا في القول . هذا التعريف يصف بشكل أو آخر قضايا الرياضيات والمنطق . فمثلا نعـتبر القضية القـائلة بأن " أثنين زائد أثنين يسـاوى أربعة " قضية ضرورية . مثل هـذا التعريف لا ينطبق على أى قـانون طبيعى ، إذ لا يوجد قـانون واحد يمكن أن نقـول أنه ضرورى منطقيا ، إذ لانسـتبعد أبد أن نصل إلى مرحلة يكون بإمكاننا فيها أن ننفى القانون الطـبيعى . وحتى لو تخـيلنا مرحلة من مراحل التقـدم العـلمى نسـتطيع أن نقـول فيها أن كل قوانيننا ضرورية منطـقيا ، فسـيكون معـنى هـذا أن بإمكاننا أن نبين صحة القانون دون رجوع إلى التجربة الحسـية . لأن الطريق على بيان صدق القضايا الضرورية هـو إعـطاء برهان إسـتدلالى من النوع الموجود في الرياضيات والمنطـق ، حيث لا يشار إلى التجربة الحسـية إطلاقا . وهـذا ما لا يمكن أن يثبت في ميدان العلوم التجريبية . كما ثبت في السـابق يعـتقد البعـض أن القـوانين الطـبيعية تتميز بكونها تعـبير عن ضـرورة عليـّة ، ولكن كما بين الفيلسـوف الإنجليزى ديفيـد هيـوم ، أن القضايا العـليـّة ليسـت في حقيقة الأمر إلا حـكما بإرتباط دائم بين الأشـياء ، وليـس في هذا الإرتباط أى ضرورة . فبالـتجربة الحسـية مثلا نجـد ترابطا بين النار والإحـراق ، ولكن لا يشـاهد بالحـس " عـّلة ضرورية " تربط النار بالأحراق . لقـد دافع هيوم عن رأيه هذا بحجج قوية ،وكانت الردود على كلامه ضـعيفة ، ولا تقف أمام النقد .إذا أخـد بـرأى هـيوم يثبت بـأن القـانون القـائل بـأن النحـاس موصـل جـيد للكهرباء يعـنى اللآتى : إن أى شـئ مـوجود الآن أو وجـد في الماضى أو سـيوجد في المسـتقبل والذى يحقق الشروط المطلوبة ليوصف بأنه نحاس هو في الواقع موصل جيد للكهرباء . واضح أن هـذه الصياغة لا تعنى شـيئا ويمكن حـدفها دون أن يعنى هـذا أى تغيير في القانون المذكور .ما هى الشروط التى يجب توافرها في القضايا الكلية كى تكون كليات قانونية :
"1" – لو نظـر في القضـيةالتي تقول :" كـل الحـجارة الموجـودة في الصـندوق الـذى تحتوى على معدن الحديد " يلاحظ أن كل الموضوعات التى تذكرها القضية محددة تحديدا قاطعا في الزمان والمكان . هـذا يصدق أيضا على القضـية القائلة " كل المسامير في هـذه الغرفة يعلوها الصدأ " والقضية " كل طلبة كلية التربية هـذا العام أذكياء " مثل هـذا التحديد الزمانى والمكانى لا يصدق على القضية " النحاس موصل جيد للكهرباء " من أجل ذلك نسمى الأخيرة كلية غير مقيدة والأولى مقيدة .
"2" – الشـرط الثانى هـو ضرورة وجود الأشـياء التى يتكلم فيها القانون . هـذا شـرط هام لأن القانون الذى لا يتحدث عن أشياء موجودة لا يفـيد في التفسـير والـتنبوء . غـير أن هناك قوانين في العلوم الطبيعية لا تحقق هذا الشرط .مثـلا يقـبل علماء الطـبيعة القضـية القـائلة أنه في أى جسـم سـماوى له نفـس قـطر الأرض وكثلته ضعف كثلة الأرض يتحدد سقوط الأجسام فيه بالمعادلة :المسافة = 32 × الزمن 2 . قد لا يوجد جسم له نفس قطر الأرض وتكون كثلته ضعف كثلة الأرض ، ومع هذا فالقضية السابقة لها صفة القانون ، إذ أنها مستنتجة من نظرية نيوتن في الجادبية والحركة . إذن نستند على نظـرية علـمية رغـم عـدم وجـود شـواهد مباشرة تؤيدها أو لا يوجد شئ في الواقع يقابل موضـوع القـضية ، أعـنى عـدم وجـود جسم سماوى له نفس قطر الأرض وكثلته ضعف كثلتها .يمكن إعادة صياغة هذا الشرط على الوجه التالى : القضـايا التى لا يوجـد ما يحقق موضوعاتها في الواقـع تعـتبر قانونا طـبيعيا إذا أمكـن إسـتنتاجها مـن قـانون أو نظـرية علمية مقبولة . أى أنه يمكن ان يقبل مثل هذه القضايا إذا كانت جزءا من نسق إستنباطى في علم تجريبى ، وعلى هذا فالقضية التالية ليست قانونا علميا : " كل حصان مجنح يكون لونه أحمر " إذ ليـس لدينا في الواقع أحـصنة مجنحة ، ولا يمكن إسـتنتاج القـضية من أى قانون أو نظـرية علمية مقبولة . ولكن قـد نسأل : وما القـيمة العـلمية للقـوانين التى لا يوجـد ما يقـابـل موضـوعاتها فـى الواقـع ؟. الإجـابة أنـه رغـم عـدم وجـود مـا يقـابـل موضوعاتها في الواقـع الآن ، فإن من المحتـمل دائما أن يوجـد شـيئا في الواقع تنطبـق علـيه الصـفات المـذكـورة لهـذه الـموضـوعات ، أو قـد يتـمكن مـن إيجـاد مثـل هـذه الموضوعات . وبالتالى قد تستخدم مثل هذه القوانين لإكتشاف مجالات جديدة في العلم .
"3" -و لو نظر في مثال الكليات العـرضية ، نجد أنها أقـرب ما تكون وصفا لخبر لأنـها تتحـدث فقـط عـن أشـياء معـينة ولا تتجاوزها . لكى نسـتخدم قضـية كوسيلة للتفسير والتنبوء لابد أن تتجاوز موضوعاتها شواهد محددة نعرفها ، وأن يكون مجال إدخال شـواهد جـديدة فيـها مفتوحا . فالقضية " كل الحجارة في الصندوق الذى أمامى تحتوى مادة الحديد " تصف مجموعة الحجارة هذه وليس بإمكاننا الحزم بأن أى حجر جديد نضعه في الصندوق سيكون محتويا على مادة الحديد .
"4" - مـن الضرورى أن تـتوافر شـواهد مباشـرة وأخرى غـير مباشـرة لتعـضيد أى قانون علمى . مثلا إذا كان لدينا قانونا مثـل ( ق 1 ) يحـكم بوجود خصائـص معـينة لمعدن النحاس ، فالشواهد المباشرة عليه هى كل قطع النحاس التى شاهدناها ووجدنا أن لـها فعـلا الخصائص المذكورة في الـقانون . أما الشـواهد غير المباشرة فتسـتنتج ( او تفسر ) عادة بالرجوع إلى قوانين أو نظريات أعم .من هذه النظريات نستنتج عادة عدة قوانين . من ( ن ) نستنتج (ق1 ) و ( ق2) و ( ق3) . كل الشـواهد المباشرة على (ق2) و (ق3) تعتبر شـواهد غير مباشرة على (ق1) ، وكل الشـواهد المباشـرة على (ق1) و (ق2) تعتبر شـواهد غير مباشرة على (ق3) ، وأيضا فإن الشواهد المباشـرة على (ق1) و (ق2) و (ق3) تعتبر شواهد غير مباشرة على (ن) .لابد أن أذكر هنا أن بعـض علـماء الطـبيعة لا يعتبرون أى قضية كلية قانونا طبيعيا إذا كانت كل الشواهد عليها مباشـرة ، حتى لو حـققت الشـروط السـابقة الذكر جـميعا . مثلا القضية " كل الغربان سـودا" قضية كلية ، كل الشـواهد عليها مباشـرة ، فهى لا تفسـر بالرجوع إلى قانون أو نظرية عامة تتعلق مثلا بسبب سواد لون الغربان . لهذا لا يقبل الكثيرون هذه القضية على أنها قانون طبيعى .ينبغى الإشـارة في هـذا المقام إلى أنه لو وجـد شـاهدا مكـذبا للـقانون (1) فإننا قد يضطر أحيانا للإبـقاء عليه وإسـتخدامه معـتبرين الشـاهد المكـذب إسـتثناء . السـبب أن (ق1) منطوى تحت نظرية ، وأن سـقوطها يعنى إعادة النظـر في جزءا أو أجزاء من معارفنا في وقت معـين . قد لا يكون ذلك مـمكنا لأنه لا توجـد في ذلك الوقـت قـوانـين بديلة . مثلا : وجـد في وقت ما شـاهد مكذب لقانون بقاء الطاقة وذلك عندما تبين فناء إشعة ( بيتا ) ، ومع ذلك لم يسـقط القانون ، لأن معنى إسقاطه أننا سنحرم من مجموعة مـن القـوانين المنسـقة في علم الطـبيعة التى لا نسـتغنى عـنها . هـذا بينما لم يـتردد في إسـقاط مبدأالتعادل حين وجدت شـواهد تكذبه . عموما يمكن أن نقول أننا نكون على إستعداد لإسـقاط قانون لو كانت كل الشواهد المعضدة له مباشرة ووجدنا شاهدا مكذبا له فيما بعد .انواع القوانين الطبيعيةيظن البعض أن كل القوانين الطبيعية قوانين عليّة . الحقيقة أن قوانين الطبيعة تكون على أنواع ، وليسـت القوانين العليّة إلا واحد منها . لكى نتبين هذا لابد أن نبدأ بمناقشة عامة عـن القـوانين العليّة نبين بعدها أن شـروط القانون المعـبر عن العليـّة لا تتوفر في كل القوانين الطبيعية .سابدأ في شرح معنى العليّة بالمثال الآتى :لومررنا شـرارة كهربائية في خلية من غازى الأكسـجين والهيدروجين ، سينتج عن ذلك إنفجار يصاحبه إخـتفاء الغازين المذكورين وتكون الماء . هـما معلولان لعلة ، هى الشرارة الكهربائية .إن القـضية الكـلية الـتالية " إذا مـررت شــرارة كهـربائـية فـى غـاز الأكسـجـيـن والهيدروجين سـينتج عن ذلك إخـتفاء الغازين وتكون الماء " تسمى قانونا عليّا . السبب الذى يعطى تلك التسمية ، أن الأحداث المذكورة في القضية الكلية السابقة تحقق شروطا أربعة هي :
"أ" – إن العلاقة بين ما يسمى علة وما يسمى معلولا ،هي علاقة مضطردة ، أى كلما حـصلت العـلة حصل المعلول . معـنى هـذا ضمنا أن ما نسـميه عـلة شـرط ضـرورى وكاف لإحداث ما نسميه المعلول .
"ب" – إن العـلاقة تكون بين أحداث متـقاربة في المـكان . لذلك إذا حدث وتكلمنا عن علة ومعلول بعيدين عن بعضهما في المكان ، فلابد أن نفترض أنهما طرفان في سلسلة من الأحداث المتقاربة في المكان .
"ج" – إن العلاقة ذات طابع زمنى ، بمعنى أن ما يسمى علة يسبـق زمانا ما نسميه معلولا ، بحيث يكون زمن حدوث المعلول إستمرار لزمن حدوث العلة . لذلك إذا قلنا عن علة ومعلول بعـيدين عن بعضهما في الزمان ، فلابد أن نفـترض أنهما طرفان في سلسلة من الأحداث المتقاربة في الزمان .
"د" – إن ما يسمى بالمعلول لا يكون عـلة لما يسمى بالعلة ، أى أن تكوّن الـماء لا يكون عـلة لتكوّن الشـرارة ، كما كانت الشـرارة علة لتكون الماء حين مررناها بغازى الأكسجين والهيدروجين .سـننظر الآن في القـوانين الطبيعية لـنرى إن كان هذا المعنى من العلية ينطبق عليها جميعا أم على بعضها فقط :
فلسفة العلم, توصف بأنها مبحثا أصيلا من مباحث الفلسفة وقد تعبر بصدق عن عصر العلم وتضاعف المعرفة العلمية, تقدم رؤية نقدية تصويبية تشكل في مجملها طوق النجاة لتشكيل العقلية العلمية التي ننشدها. إن فلسفة العلم, تهدف إلي بيان صلاحيات العقل الذي ينبغي أن يتصف بالعلمية, وقد ساهمت فلسفة العلم بنصيب كبير في تشكيل محكمة نقدية راجعت من خلالها المفاهيم والتصورات والمناهج وأساليب التفكير والتصورات العلمية التي سادت تاريخ العلم.
تعد قوانين الحفظ ،القوانين الأكثر أهمية في العلم . وتتبع القوانين الأساسية في تجانس فضاءالفضاء والوقت وطور الموجة، وبعبارة أخرى التماثل.
ويمكن التعبير عن قوانين الحفظ باستخدام المعادلة الاستمرارية العامة (للحصول على كمية الحفظ)و يمكن أن تكتب على شكل فرق على النحو التالي:
حيث:
حيث ρ هي بعض الكمية الفيزيائية ولتكن الشحنة الكهربائية. ة لكل وحدة حجم،" 'J"' هو التدفق من هذه الكمية (تغيير في الكمية لكل وحدة زمنية من وحدة المساحة).حدسية،(الرمز ∇ •)هورمز التباعد في حسبان المتجهاتالخارج من نقطة،وبالتالي فإن السلبية هي الكميةالمتراكمة في النقطة،وبالتالي معدل تغير كثافة في منطقة من الفضاء يجب أن تكون كمية الجريان ترك أو جمع في بعض المنطقة
Q = A1V1 = A2V2 … (1)
• والمعادلة الأساسية الأخرى في هايدروليكا نقل مياه الري والصرف هي معادلة برنولي (Bernulli Equation):
بحيث:
P = شدة الضغط في أي نقطة
w = كتلة وحدة الحجم من الماء
y = ارتفاع النقطة من خط مقارنة معين
g = عجلة الجاذبية
V12/ 2g
hf = hl = فاقد العلو أو الضغط بقيمة الاحتكاك.
انظر في الجدول أدناه، يتم جمع التدفقات لمختلف الكميات الفيزيائية في مجال النقل، والمعادلات الاستمرارية المرتبطة بها، للمقارنة.
الفيزياء، المحفوظة للكمية المخزنة لكمية الأسهم المتداولة س ρ الكثافة (من س) الجريان J (من س) المعادلة
الهيدروناميكا:
المعادلات العامة الخام هي المعادلة الحرارية-نشرها وبولتزمان في معادلة النقل، التي لها جذورها في معادلة الاستمرارية.
يمكن اشتقاق كل من الميكانيكا الكلاسيكية، من قوانين نيوتن، ميكانيك لاغرانج، ميكانيك هاملتوني، وما إلى ذلك، و هذا المبدأ بسيط جدا:
حيث أن{S} هو الفعل، وجزءا لا يتجزأ من نظام لاغرانجيان.
L (\ mathbf {س}، \ mathbf {\ نقطة {س}}، ر) = T (\ mathbf {\ نقطة {س}}، T)-V (\ mathbf {س}، \ mathbf {\ {نقطة س}}، ر)
من النظم الفيزيائية بين الوقتين T1 و T2. الطاقة الحركية من هذا النظام هو T (وظيفة من معدل التغير في تكوين النظام)، والطاقة الكامنة هي V (وظيفة من التكوين ومعدل التغيير). يتم تعريف تكوين النظام الذي تمت N درجات الحرية من قبل المعمم إحداثيات س = (Q1، Q2، ... QN).
يتم تعريف الحرية من قبل المعمم إحداثيات س = (Q1، Q2، ... QN).
هناك معمم العزم المكورات إلى هذه الإحداثيات، ص = (P1، P2، ...، PN)، حيث:
يعني أن المسار الذي يسلكه جسيم و ليكن فوتون هو مسار وحيد يتحدد بكونه المسار المصاحب لأقل فعل (جهد)؟
وفيما يلي موجز النهج العام للميكانيكا الكلاسيكية في ترتيب القوانين . فهي تركيبات مماثلة، ويستخدم عادة قانون نيوتن للتبسيط، ولكن نظريات وقوانين هاميلتون ومعادلات لاغرانج هي أكثر عمومية، ويمكن أن تمتد إلى غيرها من فروع الفيزياء مع تعديلات مناسبة.
المعادلات التي تصف تدفق السوائل في حالات مختلفة يمكن استخلاصها، وذلك باستخدام المعادلات الكلاسيكية،تسعى هذه المعادلات إلى تحديد الكميات الفيزيائية الخاصة بالموائع، وذلك مثل السرعة، الضغط، الكثافة، ودرجة الحرارة، واللزوجة ومعدل التدفق، وقد ظهرت تطبيقات حسابية حديثة لإيجاد حلول للمسائل المتصلة بميكانيكا الموائع، ويسمى التخصص المعني بذلك ديناميكا الموائع الحسابية.فيما يلي بعض الأمثلة الابتدائية:
حيث formula_13 هي تفاضلات الإحداثيات الثلاثة أو الأبعاد الفراغية الثلاثة. أما في الفضاء الزمكاني للننسبية الخاصة قنضيف احداثي رابع زماني بواحدة تساوي سرعة الضوء c فتكون المعادلة التفاضلية للأبعاد الأربعة :
في العديد من الحالات، يكون من الأنسب معاملة الإحداثي الزمني كعدد تخيلي (مثلا لتبسيط المعادلة) وفي هذه الحالة يستبدل formula_15 في المعادلة السابقة ب formula_16، وتصبح المعادلة :
في حالات أخرى نقوم باختزال الأبعاد المكانية الثلاثة إلى اثنين ونتعامل عندئذ مع فضاء ثلاثي الأبعاد : بعدبن مكانيين وآخر زماني.
يمكننا أن نلاحظ الخط الجيوديسي الصفري على المخروط الثنائي لأي حدث في الصورة التالية :
و يمكن تعريفه بالمعادلة التالية :
وهي معادلة دائرة ذات قطر "r=c*dt". لو مددنا ذلك الكلام لفضاء كامل ذو ثلاث أبعاد مكانية وواحد زماني ،فإن الجيوديسي الصفري عبارة عن دوائر متمركزة مستمرة ذات أقطار متزايدة
تساوي المسافة التي يقطعها الضوء من الحدث = c*(+ أو -)الزمن.
المخروط الثنائي الصفري هو ما يمثل "خط الضوء" أو مسار الضوء الصادر عن تلك النقطة أو ما ندعوه بالحدث ضمن الفضاء الرباعي الأبعاد، وبما أن الضوء صاحب أكبر سرعة في الكون حسب النظرية النسبية فإنه لا وجود لمسارات تنطلق من هذه النقطة (الحدث) وتخرج عن نطاق هذا المخروط الثنائي (ببساطة لأن لا شيء أسرع من الضوء). ندعو المخروط العلوي : مخروط الضوء المستقبلي وهو يشمل الأحداث المستقبلية التي يمكن أن تتلقى إشارة من الحدث المعني. أما المخروط السفلي فيدعى مخروط الضوء الماضي ويشمل الأحداث الماضية التي يمكن لها بعث إشارة إلى هذا العنصر. كل ما هو خارج هذين المخروطين لا يمكن له التواصل مع هذا الحدث لا كماضي ولا كمستقبل.
وهي نظرية هندسية للجاذبية نشرها ألبرت أينشتاين ، وتمثل الوصف الحالي للجاذبية في الفيزياء الحديثة، بتعميمها للنسبية الخاصة وقانون الجذب العام لنيوتن وتزويدها لوصف موحد للجاذبية كخاصية هندسية للمكان والزمان، أو ما يسمى الزمكان،وتختلف بشكل واضح تنبؤات النسبية العامة عن النسبية الخاصة بالفيزياء التقليدية، لا سيما فيما يتعلق بمرور الوقت، وهندسة المكان، والسقوط الحر للأجسام، وانتشار الضوء.
و أبسط مجموعة من المعادلات للنسبية العامة هي ما يسمى (حقل) في معادلات آينشتاين:
على الجانب الأيسر هي معادلة آينشتاين موتر، وهي مزيج خالي من ريتشي موتر
formula_24 والوزن المتري. حيث formula_25 هو غير متماثل. على وجه الخصوص
هو انحناء عددي كما في المعادلة التالية:
وهي معادلات التماثل لمعادلات ماكسويل ومستنبطة منن النظرية النسبية العامة لأينشتاين تحت شروط معينة. وتنطبق على مشاهدة من بعيد لمصادر معزولة ، وتنطبق فقط على جسيمات بطيئة. نشرت تلك المعادلات قام بصياغتها الفيزيائي أولفر هيفيسايد كنظرية مستقلة مكملة لقوانين نيوتن. 
طبقا للنظرية النسبية العامة يمكن وصف مجال الجاذبية الناتج عن دوران جسم بواسطة معادلات مشابهة لتلك المستخدمة في معادلات ماكسويل للمجال المغناطيسي في الكهرومغناطيسية. بالابتداء من المعادلة الأساسية للنسبية العامة - معادلة المجال لأينشتاين - وبافتراض مجال جاذبية ضعيف أو زمكان مستوى يمكن استنتاج معادلات الجاذبية المماثلة لمعادلات ماكسويل للكهرومغناطيسية. تسمى تلك المعادلات "معادلات مغناطيسية الجاذبية" GEM equations ونقارنها هنا بمعادلات ماكسويل بوحدات SI :
حيث v سرعة سريان الكتلة المنتجة لمجال مغناطيسية الجاذبية 
هي قوانين تطبيق الكهرومغناطيسية، الديناميكا الحرارية، وميكانيكا الكم، إلى الذرات والجزيئات، وبعض قوانين الإشعاع الكهرومغناطيسيالخفيفة، وهي على النحو التالي.
القوانين الكيميائية هي تلك قوانين الطبيعة ذات الصلة بالكيمياء. تاريخيا، الملاحظات قد تؤدي إلى العديد من القوانين التجريبية، على الرغم أنه من المعروف أن الكيمياء لديها أساساتها في ميكانيكا الكم.
الكيمياء الحرارية في الديناميكا الحرارية وفي الكيمياء الطبيعية ،هي دراسة تولد الحرارة أو امتصاصها في التفاعلات الكيميائية.
قانون غراهام.
المفهوم الأساسيي في الكيمياء هو قانون حفظ الكتلة، التي تنص على أنه لا يوجد أي تغيير كشف في كمية المادة خلال التفاعل الكيميائي العادي.
يظهر في الفيزياء الحديثة أنه في واقع الطاقة التي يتم حفظها، وترتبط تلك الطاقة والكتلة؛ في مفهوم يصبح مهم في الكيمياء النووية. انحفاظ الطاقة يؤدي إلى توازن كيميائي في الديناميكا الحرارية، والحركية الكيميائية.
1- الوزن بالجرام = عدد المولات × الكتلة الجزيئية .
2- عدد المولات = الوزن بالجرام / الكتلة الجزيئية .
في حالة حساب عدد المولات لذرة معينة مثل Na نستبدل الكتلة الجزيئية في القانون ( 2 ) : بالكتلة الذرية .
1- عدد ( الذرات أو الأيونات أو الجزئيات ) = عدد المولات × عدد أفوجادرو .
2- عدد المولات = عدد ( الذرات أو الأيونات أو الجزئيات ) / عدد أفوجادرو .
عدد أفوجادرو = 6.02 × 2310
1- المولارية = عدد مولات المذاب / حجم المحلول باللتر .
ولذلك يمكن حساب عدد المولات بدلالة المولارية كالآتي :
2- عدد المولات = المولارية × الحجم باللتر .
3- الكتلة الذرية الجرامية = الكتلة الذرية (( بوحدة الجرام )) .
4- الكتلة الجزيئية الجرامية = الكتلة الجزيئية (( بوحدة الجرام )) .
( ذرات أو أيونات أو جزئيات ) .
هو دراسة فيزياء الأرض واستعمال القوانين الفيزيائية التطبيقية لفهم ظاهر وباطن الأرض.
القوانين الجيوفيزيائية مفيدة جداً في دراسة باطن الأرض. كثير من هذه الطرق مثل السايزمك , الجاذبية والمغناطيسية والكهرباء والكهرومغناطيسية وغيرها تستعمل في البحث عن النفط والغاز والماء والمعادن وغيرها.
إن وظيفة الجيوفيزياء هي إضافة بعد ثالث للخرائط الجيولوجية .