Nhiều khi, sinh viên đại học có thể không phân biệt được các định nghĩa, tiên đề, định luật và định lý. Tôi cũng nhận thấy rằng dường như ít cuốn sách nào đề cập đến những khái niệm cơ bản quan trọng này trong các khóa học từ trung học đến đại học. Giáo viên dường như cũng quên giới thiệu các khái niệm trên, và người học bị sao chép từ định nghĩa sang định luật, từ tiên đề đến cách chứng minh của một định lý khác. Sau đó, khi bạn gặp một vấn đề đòi hỏi sự động não, như một bài tập nhỏ, bạn không biết bắt đầu từ đâu.
Điều quan trọng nhất của các thuật ngữ này là định nghĩa. Đôi khi mọi người tranh luận với nhau vì họ không thống nhất về định nghĩa. Không hiếm trường hợp hai bên tranh luận sai cách hiểu định nghĩa rồi tranh cãi vô cớ.
Trong các trường hợp khác, đôi khi học sinh gặp khó khăn khi tìm lời giải cho các bài tập đơn giản vì họ không biết các định nghĩa. Câu hỏi chúng ta muốn đặt ra, chúng ta phải nhớ định nghĩa của điều đó, và sau đó tìm cách cho nó. Ví dụ đơn giản, một sinh viên có câu hỏi về hiệu suất của động cơ nhiệt, điều này khá rắc rối đối với anh ta, nhưng đột nhiên xem lại các định nghĩa về hiệu suất động cơ (tác nhân công việc và công việc tác nhân)> nhiệt hấp thụ từ môi trường ) và mọi thứ trở nên rõ ràng. Các bài tập đơn giản thường chỉ có vậy, nắm vững các công thức và tham khảo các định nghĩa là xong.
Định nghĩa quan trọng hơn vì tất cả các định lý đều đề cập đến các đối tượng được xác định trước. Hãy để tôi cho bạn một ví dụ: định luật bảo toàn momen động lượng. Nhưng để sử dụng quy tắc này, một số “thủ tục” được yêu cầu:
– Angular Momentum là gì? – là thời điểm của động lượng! – Mômen là gì và động lượng là gì? – Mômen của một vectơ là tích của vectơ cánh tay đòn và hướng của vectơ này, còn động lượng là đại lượng đặc trưng cho lực tương tác của một vật, và giá trị của nó bằng khối lượng nhân với vectơ vận tốc. – Vậy vectơ là gì? Chúng ta sẽ có vô số vấn đề.
Câu chuyện trên nhằm minh họa vai trò của các định nghĩa. Không có định nghĩa về những gì không nên làm. Những gì bạn nói trước tiên cần được xác định. Nhưng hãy cẩn thận, vì đôi khi người viết, người dạy của chúng ta, cũng mâu thuẫn với nhau. Tôi đã gặp những giáo viên phải thốt lên như thế này: “Giáo viên được định nghĩa như thế này theo sách sivukhin … nhưng sách irodov được viết khác …”
Bây giờ, hãy nói về luật và định lý . Lý do tôi thảo luận cả hai để so sánh là vì các từ luật và ly có xu hướng nhầm lẫn giữa hai khái niệm có âm tương tự này. . Nó xảy ra thường xuyên bởi vì chúng ta thường chỉ lấy và sử dụng chúng. Về mặt này, các định luật và định lý đều có giá trị như nhau. Chúng cũng rất giống nhau về cấu trúc và cách diễn đạt. Sai lầm là phổ biến.
Sự khác biệt rõ ràng nhất giữa hai khái niệm là nguồn gốc của chúng. Quy luật đến từ thực nghiệm, quyết định các quy luật tự nhiên. Ví dụ, dựa trên các quan sát thiên văn, Kepler phát hiện ra rằng các hành tinh chuyển động theo hình elip, được gọi là định luật Kepler đầu tiên. Không có bằng chứng duy ý chí ở đây, khách quan mà nói, sự thật là do chúng ta vẽ ra như thế nào, và đó là luật. Nghe thì dễ nhưng biến sự thật thành luật thì không dễ chút nào. định lý là một tuyên bố dựa trên bằng chứng về nội dung có sẵn. Ví dụ, một khi chúng ta có các định nghĩa về động năng, công, lực, v.v., chúng ta có thể kết luận đúng rằng một sự thay đổi của động năng bằng công của một ngoại lực. Đây là một định lý bởi vì chúng ta chỉ cần một số phép biến đổi để đi đến kết luận này mà không cần thực nghiệm. Định lý chính là hệ quả tất yếu của sự xuất hiện. Theo nghĩa này, các khái niệm như “kết quả” hoặc “bổ đề” tương tự như các định lý.
Bởi vì nó đến từ thực nghiệm, chỉ có khoa học tự nhiên mới có định luật, toán học thì không. Trong số hai, chỉ có các định lý trong toán học. Không có luật toán học nào cả. Ngược lại, trong cơ học lý thuyết , chúng ta không thể tìm thấy một định luật vật lý nào. Đây là một phát hiện thú vị và bạn nên kiểm tra nó. Lý do là cơ học lý thuyết chỉ dựa trên một vài tiên đề và sau đó phần còn lại được suy ra mà không lấy bất kỳ bằng chứng nào từ bất kỳ thí nghiệm nào.
Biết được nguồn gốc giúp chúng ta phân biệt rõ ràng đâu là định lý và đâu là định luật. Sự phân biệt như vậy giúp chúng ta suy nghĩ về vật lý một cách đúng đắn. Có một số nhầm lẫn rất phổ biến như định luật bảo toàn chức năng . Điều tôi muốn nhấn mạnh là không có định luật bảo toàn cơ năng. Sự bảo toàn cơ năng là hệ quả tất yếu của định nghĩa lực hay thế năng bảo toàn. Nói một cách chính xác, sự bảo toàn cơ năng là một định lý. Thực sự chỉ có định luật bảo toàn năng lượng .
Rốt cuộc, tôi đã đạt được tiên đề này, có lẽ không cần phải quảng cáo gì thêm. Tiên đề là một cái gì đó được coi là đương nhiên, cho dù nó có đơn giản đến đâu, nếu người ta muốn chọn nó làm điểm khởi đầu cho một lý thuyết. Tiên đề cũng giống như các định luật hoặc định lý, ngoại trừ các định luật dựa trên thực nghiệm, và các định lý “suy diễn”, và các tiên đề mà chúng ta đưa ra, thường là sự tổng quát hóa kinh nghiệm của con người.
Chúng ta biết rằng định luật Kepler về chuyển động của hành tinh đã được phát minh trước định luật hấp dẫn của Newton. Tuy nhiên, sau khi Newton viết ra công thức vạn vật hấp dẫn, các phương trình chuyển động của các hành tinh được suy ra một cách tự nhiên, như Kepler đã nói. Nói cách khác, từ đó trở đi, nếu ta coi định luật hấp dẫn là quan trọng nhất, thì định luật tự nhiên Kepler sẽ trở thành một hệ quả hay một định lý. Mặc dù vậy, có lẽ vì tôn trọng lịch sử, những kết luận của Kepler vẫn được coi là định luật.
Các lý thuyết vật lý luôn có sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa các định nghĩa, định luật, định lý và tiên đề. Nhưng đôi khi cũng có sự thiếu rõ ràng giữa chúng. Định luật thứ hai của Newton về cơ bản là định nghĩa của lực, hoạt động như một tiên đề. Tôi sẽ quay lại câu hỏi cụ thể này trong một bài đăng sau. Theo tôi, định luật bảo toàn cơ năng không phải là một định luật, mà là một tiên đề, không hơn không kém. Tôi cũng muốn lưu câu hỏi này vào một bài viết khác.
Vật lý, giống như các ngành khoa học khác, cần một thời gian dài để được gọi là hoàn chỉnh. Nhưng con đường dẫn đến chân lý luôn giống nhau, luôn đòi hỏi những tiên đề, định nghĩa, định luật và định lý. Đối với người học cần nắm chắc, phân biệt rõ ràng.
Tác giả: Chen Haimao
