物理学の実験式と理論式

質問

物理学の実験式と理論式の違いがよくわかりません．

例えば，フックの法則(F=kx)や運動方程式(ma=F)は「理論式」なのでしょうか？ただ，フックの法則は物理学者ロバート・フックが，運動方程式は物理学者アイザック・ニュートンが，それぞれ"実験(実際)の現象"から発見した法則を数式で近似したものだと思いますが，そうすると「実験式」であるようにも思いますがどうなのでしょうか？

そう考えていると，物理学の「実験式」と「理論式」の違いがわからなくなってきたので，質問した次第です．

別の例で申しますと，
あるバネのバネ定数kを測定したところ，k=3と同定できたとします．
このとき，F=kxが「理論式」で，F=3xが「実験式」ということでしょうか？

ご回答どうぞよろしくお願い致します．

回答No.2

Knotopolog

物理学での実験式は，実験結果や推測，推論などの経験的な関係を考慮して導出された，実験結果を予測する数学的数式を意味します．したがって，実験式は，第一原理には直接由来しません．

質問者さんの言われる「理論式」とは，厳密には，第一原理（下記のＵＲＬ参照）のみを用いて導かれた数式のことと思われます．
普通，一般的には「理論式」という用語は用いませんが，質問の内容から解釈しますと，「実験結果の事実や経験的要素などを一切用いないで導かれた数式」が「理論式」である，と質問者さんは言われているように思われます．

そうなると「理論式」は導出するのが難しくなります．なぜならば，実験で確定された，光速ｃなどが使えませんので．
そこで，これをゆるめて，第一原理の解釈を「実験結果に依らない」とすると，光速ｃなどのパラメーターも使えますから数式の導出が楽になります．
これを質問者さんの言われる「理論式」の定義とすれば，特殊相対性理論や一般相対性理論の数式は「理論式」と言うことになります．
そして「実験式」とは，実験や観測を重ねながら事実に合うように作られた数式，という事になります．

以下に「実験式」と「第一原理」のウィキペディアを貼っておきますので，ご参考下さい．

実験式
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%9F%E9%A8%93%E5%BC%8F

第一原理
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AC%AC%E4%B8%80%E5%8E%9F%E7%90%86

お礼

お礼を申し上げるのを失念していました．丁寧にご回答頂きどうもありがとうございました．

回答No.1

qwertyuiop12345

適切な回答かはわかりませんが、以下のように思います。

フックの法則(F=kx)や運動方程式(ma=F)は、その式を用いて、この法則に基づく各種現象を説明でき、理論的な考察ができる。なので理論式。

バネ定数kを測定したところ，k=3と同定できた場合の「F=kx」は、そのバネもしくは、その測定方法、測定の系限定の式で、他のバネには適応するときは、条件付きとなる。なので実験式。

どうでしょうか？

お礼

お礼を申し上げるのを失念していました．ご回答頂き大変ありがとうございました．