Почему мы изобретаем нефизические концепции (например, точечные частицы) для изучения физических явлений?

В реальности не существует ничего подобного точечным частицам, тогда зачем мы придумали понятие точечных частиц и как оно связано с реальным миром?

В реальности нет ничего лучше точечных частиц. Насколько мне известно, это все еще открытый вопрос. Они могут быть очень маленькими, «все», что мы замечаем, — это заряд объекта, а не сам объект, если он есть.

Ответы (3)

Почему мы изобретаем нефизические концепции для изучения физических явлений?

Люди изобрели арифметику (нефизическое понятие), чтобы распределять продукты своего возделывания, геометрию (нефизическое понятие), чтобы изучать, как распределять землю, которую они возделывали.

Затем было обнаружено, что геометрические понятия соответствуют физическим наблюдениям, звездам, планетам и даже могут дать окружность Земли .

Арабы продолжили изобретение алгебры, которая помогла быстрее решать арифметические задачи. Наступили темные века, и изучение физики застряло в описаниях Аристотеля и Демокрита, словами словами.

Физика получила развитие благодаря математическим инструментам, изобретенным для нужд изучения наблюдений, таких как падающие яблоки, после того, как исчисление просветления было взращено многими людьми и широко использовалось Ньютоном в физике, и началось моделирование наблюдений с помощью сложной математики.

Моделирование предполагает простое поведение для представлений физических наблюдаемых, проверяет, соответствуют ли расчеты данным и правильно ли проверяются прогнозы.

Если бы нефизическая концепция математики (и использование точечных частиц) не была изобретена, в лучшем случае мы до сих пор жили бы в технологии средних веков, в худшем — в каменном веке.

После прочтения ответов я понял, что мы можем предположить что угодно и можем построить модель на этих предположениях, поскольку эта модель ведет себя точно так же, как реальное явление, независимо от того, существуют ли эти предположения в реальном мире или нет. Я прав или не прав?
Правильно, потому что предположения заключаются в выборе соответствия математики для конкретной физической задачи. дополнительные аксиомы, которые подбирают подмножество математических решений, которые соответствуют наблюдениям и являются прогнозирующими. Например, приняв центр масс ракеты за точечную частицу, можно предсказать ее траекторию с учетом граничных условий, даже если ракета не является точечной частицей.
Является ли ось вращения вращающихся тел также предположением?
да, математические решения предположения, что ось соответствует данным с учетом граничных условий
Я не согласен. Ось вращения не является предположением, вы можете показать, что твердое тело мгновенно вращается вокруг одной оси. Вы путаете моделирование с аппроксимацией вещей с помощью легко моделируемой математики - таким образом, что-то очень маленькое с точкой. Как только вы сможете увидеть эти маленькие размеры, то, что вы исследуете в этих масштабах, теперь должно быть смоделировано как что-то не точечное. Вы не можете ничего предположить и извлечь из этого что-то полезное. Гениальность научного исследования заключается в том, чтобы понимать и делать правильные приближения, а также игнорировать несущественные проблемы такого масштаба на какое-то время.
И я думаю, что делать эти правильные приближения и игнорировать то, что догадки можно игнорировать, и затем приходить к правильным моделям, к которым они вас ведут, — это суть настоящей научной теории, это настоящая теоретическая физика. Остальное — это чистое наблюдение и описание, которое, однако, также требует решить, что важно увидеть, а что следует свести к минимуму, чтобы наблюдать релевантный факт, — и это построение составляет сердцевину экспериментальной физики. Оба являются человеческим разумом, пытающимся приблизить и понять физику, в процессе мы приближаемся к физике.
@BobBee Я отвечаю в своем комментарии в рамках вопроса ОП, почему «точка». Точно так же ось — это «точки в ряду» и не существует так же, как точки не существуют, кроме как в наших моделях.
@BobBee можно протолкнуть любую физическую ось через любое тело и заставить ее вращаться вокруг нее, математическая ось будет точками в ряду, а не стержнем, который является физической осью, через тело при попытке вычислить крутящие моменты и силы .
Не то, что это обычно имело в виду. Физическое вращение всегда можно определить вокруг оси. Не сказал стержень, сказал ось. Именно так мы описываем вращение. Невозможно ходить с стержнями для всего, но если бы кто-то захотел поместить (очень тонкий) стержень на эту ось, стержень фактически не двигался бы.
Если точечные частицы имеют размерность 0, то как вы можете уместить стержень с пространственным расширением.
@Реми. Это идеализированное математически геометрическое место, то же самое, что взять точку центра масс, у вас есть математическая линия в центре стержня, и тогда вы можете подогнать поведение вращений и крутящих моментов к наблюдениям.
@annav Я почти понял всю концепцию и спасибо за подробное объяснение. Но я чувствовал, что вы не слишком различаете математическую точку и физическую точечную частицу (или точечную частицу). Можно ли считать их одинаковыми? У точечной частицы есть все свойства математической точки, но она также имеет массу или заряд. Насколько я понимаю, вы использовали термин «математическая точка» для объяснения. но когда мы говорим о физике в повседневной жизни, нам придется говорить о точечной частице, а не о математической или геометрической точке. Как вы к этому относитесь?
Математически мы рассматриваем протяженные объекты, используя представляющие их точки. Если объект, представленный точкой, например, электрон, имеет протяженность, это то, что должны решить измерения. На данный момент валидировано моделирование стандартной модели, которая имеет ряд точечных частиц, en.wikipedia.org/wiki/… . Эксперименты продолжают устанавливать пределы возможного радиуса электрона.

Чтобы иметь возможность понять сами физические свойства и идеи, необходимо разработать более простые теории и концепции.

Физика в целом не идеальна, это способ моделировать то, что видно по всему миру. Для чего-то вроде планеты понимание того, что происходит с массой, если рассматривать ее как точечный источник, упрощает большую часть математики и дает очень хорошее приближение. На самом деле, многие очень сложные задачи не могут быть решены, если объекты не рассматриваются как точечные частицы.

Применение силы, например, если объект не считается точечным источником, было бы очень сложно. Силу пришлось бы суммировать для всех частиц в системе, что невозможно. Вместо этого, если объект упрощен, гораздо легче понять, что произойдет с ним, когда он, например, взаимодействует с чем-то другим.

Кроме того, особенно в таких областях, как квантовая механика, нефизические концепции очень важны (особенно на уровне бакалавриата), чтобы получить очень хорошую интуицию в предметной области и понять причины того, почему что-то происходит.

вы говорите, что эти точечные частицы являются предположением для приблизительных расчетов движения тела.
Вы можете добавить, что для многих приложений модель точечной массы на самом деле является точной (дает тот же результат, что и рассмотрение расширенной массы). Например, гравитационное поле сферы с однородной плотностью идентично гравитационному полю точечной массы в центре сферы. Модель точечной массы недостаточна, если вас интересуют вращения или неоднородные тела.
Да, но не всегда, возьмите очень маленький объект, например электрон. Из-за своего очень маленького размера и объема они считаются просто точками, наблюдаемыми на расстоянии. Это же сравнение распространяется на более крупные макроскопические тела и используется для превращения очень сложных систем с триллионами электронов в очень маленькую точку.

тогда зачем мы изобрели понятие точечных частиц

Потому что с ним проще работать.

  • Иногда мы говорим « это стоит 24 $ », хотя на самом деле это 23,99 $ .
  • Мы также обычно говорим, что в году 365 дней, хотя на самом деле их ∼ 365,24.

Мы принимаем крошечную погрешность, когда это действительно не имеет значения в масштабе, с которым мы работаем. Если вы работаете с повседневными шкалами размеров, то вам действительно не нужно учитывать реальный размер таких вещей, как заряды, атомы, электроны и т. д. - их моделирование в виде точек - это хорошо, хорошо, хорошо.

вау, это в три раза хорошо, немного ошеломляюще.
@ Реми, я знаю, как донести свою мысль (каламбур!).
Почему мы изобретаем нефизические концепции (например, точечные частицы) для изучения физических явлений?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v