Wäre das Wissen über Physik auf einem einheimischen aquatischen Planeten unserem eigenen ähnlich?

Flüssigkeitsdynamik

Ich denke, die Antwort darauf ist offensichtlich. Eine schöne Theorie der Fluiddynamik sind die Navier-Stokes-Gleichungen für kompressible und inkompressible Strömungen. Sie müssten die gemeinsamen mathematischen Werkzeuge entwickeln, die irgendwie unabhängig von der Umgebung sind, in der Sie sich befinden. Das ist also eine erfolgreiche Theorie, die sie machen würden.

Newtonsche Gesetze und Newtonsche Gravitation

Die Newtonschen Gesetze können aus den Navier-Stokes-Gleichungen abgeleitet werden . Diese Gleichungen sind verschlüsselt: Impulserhaltung, Newtons erstes und zweites Gesetz, Massen- und Energieerhaltung. Da die Schwerkraft nur von der Masse und der Auftrieb nur von der Flüssigkeitsverdrängung aufgrund des Volumens abhängt, ist eine Unterscheidung möglich, und sehr wahrscheinlich würde eine Wasserrasse dies tun. Daher eine echte Gravitationstheorie wie$F = mg$entwickelt würden. Außerdem wird die Schwerkraft in den Navier-Stokes-Gleichungen als Körperkraft vorhergesagt$\mathbf f$. Daher können wir sicher schlussfolgern, dass sich die Schwerkraft entwickeln würde. Und natürlich wäre der Auftrieb eine bekannte Folge der Navier-Stokes-Gleichungen in der statischen Grenze. Sie könnten Optiken entwickeln und Sterne beobachten und vielleicht die Newtonsche Gravitation als Ganzes herausfinden:

Elektromagnetismus

Elektrische und magnetische Felder existieren in vielen Medien, einschließlich Wasser. Es gibt 4 Gleichungen, die alle elektromagnetischen Phänomene in beliebigen Medien beschreiben: makroskopische Maxwell-Gleichungen . Daher funktioniert Elektromagnetismus in Medien, und sie könnten ihn nutzen. Das einzige Problem ist das Vorhandensein von Ionen im Wasser, die Ionenströme auslösen könnten (deshalb funktionieren einige elektrische Geräte nicht im Wasser). Dies kann jedoch mit Hilfe dieser Gleichungen, insbesondere mit dem Dichtestrom, vorhergesagt werden$\mathbf J$. Es ist auch möglich, eine Wellengleichung im Wasser abzuleiten, wodurch die Möglichkeit der Erzeugung elektromagnetischer Wellen im Wasser demonstriert wird. Also, möglich, ein Radio zu machen. Natürlich die Lichtgeschwindigkeit$c_w$im Wasser wäre:

Thermodynamik und Statistische Mechanik

Die Thermodynamik ist dafür bekannt, überall zu arbeiten. Wir können leicht die Thermodynamik des Elektromagnetismus, die Thermodynamik der Newtonschen Gesetze, die Thermodynamik des Gases und sicherlich die Thermodynamik im Wasser aufbauen. Was die statistische Mechanik betrifft, so kann dies durch das Herausfinden von Mikrozuständen in Wasser erfolgen. Eine nette Anwendung hier ist die Entwicklung der Diffusionsgleichung zur Erklärung hydrothermaler Quellen oder anderer thermischer Phänomene unter Wasser. Dies könnte auch der Schlüssel für die Entwicklung von Astronautenkleidung sein, oder ich könnte sagen, "Groundnaut", für die Erforschung von Nicht-Wasser-Domänen oder Orten, an denen die Sauerstoffkonzentration im Wasser gering ist (vorausgesetzt, sie atmen Sauerstoff).

Quantenmechanik

Die Quantenmechanik begann, als Physiker erkannten, dass ein schwarzer Körper , wenn wir ihn erhitzen, gemäß dem Planckschen Gesetz elektromagnetische Wellen aussendet . Eine Folge dieses Gesetzes besagt, dass Energie quantisiert ist . Dies ist der erste Schritt zu einer Quantentheorie. Künstliches lokales Erhitzen bei hohen Temperaturen in der Größenordnung von 5000 K ist auch möglich, wenn man Vorwissen über Elektromagnetismus oder/und Thermodynamik verwendet. So ist es möglich, auf die Quantenmechanik und schließlich auf ein quantisiertes Atommodell zu kommen.

Spezielle und Allgemeine Relativitätstheorie

Es wurde als Folge dessen entdeckt, in welchem ​​​​Bezugsrahmen elektromagnetische Wellen liegen. Als aquatische Rasse sind Schallwellen vorhanden. So konnten sie wie wir postulieren, dass sich elektromagnetische Wellen in einem Medium namens Äther ausbreiten , so wie sich Schallwellen in einem Wassermedium ausbreiten. Sie könnten das Michelson-Morley-Experiment unter Wasser durchführen, um zu beweisen, dass es falsch ist, und schließlich die Relativitätstheorie entdecken , genau wie wir es getan haben . Die allgemeine Relativitätstheorie ist buchstäblich eine Verallgemeinerung, da die spezielle Relativitätstheorie nur für Inertialsysteme gilt. Die Allgemeine Relativitätstheorie gilt für jeden Referenzrahmen (einschließlich Nicht-Trägheitsrahmen). Erst später bemerkte Einstein seine enge Beziehung zur Schwerkraft als gekrümmte Raumzeit.

Kernphysik, QCD und schwache Kraft

Sobald die Relativitätstheorie wächst, würden sie wissen:$E = mc^2$, was eine sehr wichtige Gleichung in der Kernphysik ist . Mehrere Kernreaktoren werden unter Wasser gebaut, wie ATR oder RRR . Beispielsweise könnten Schwimmbeckenreaktoren üblich sein. Kuriosität: Sie können erkennen, wann ein Kernreaktor unter Wasser ist: ob er Tscherenkow-Strahlung aussendet . Eine Kerntheorie könnte auch die Grundlage für die QCD-Theorie sein , die die Theorie ist, die die starke Kernkraft erklärt, und die Theorie der schwachen Kräfte .

QFT, Electroweak, Standardmodell und Stringtheorie

QFT , QCD und die Theorie der elektroschwachen Kräfte hätten mit dem bisherigen Wissen, das wir bisher haben, über mathematische Modelle oder experimentelle Daten entwickelt werden können: wie die Kernphysik. Zusammen mit all dem haben wir das Standardmodell und jetzt muss es nur noch mit der allgemeinen Relativitätstheorie kombiniert werden, um zu Vereinigungsversuchen zu kommen, wie der Stringtheorie oder etwas Schönerem .

8E&M ist möglicherweise überhaupt nicht stark betroffen. Wir verbrachten einen Großteil unseres technologischen Wachstums damit, zu glauben, dass Licht sowieso durch ein Material (Äther) reist. Es gibt wichtige Dinge, die ich als dominierende Faktoren in der Art und Weise sehen könnte, wie sie Naturwissenschaften lernen:

• Wasser ist sehr dicht und bewegt sich viel. Es bewegt sich auch nicht in geraden Linien.
• Wasser gibt Auftrieb.
• Wasser ist das „Universallösungsmittel“

Bewegungsrahmen und wie sie Newtons 1. Gesetz entdecken

Sie schwimmen in einer dreidimensionalen Welt und unterliegen Bewegungen, die wir nie bemerken. Das menschliche Gehirn ist im Allgemeinen nicht darauf ausgelegt, den Coreolis-Effekt zu verstehen (der auftritt, wenn man sich dreht, während man sich bewegt), aber in einer Welt, in der das Wasser einen ständig bewegt, wären diese Effekte schnell zu lernen.

Sie würden viel schneller Kalkül und Differentialgleichungen lernen, wie oben erwähnt, um zu versuchen, diese Probleme zu verstehen. Newtons erstes Gesetz könnte eher als Folge der Messung von Geschwindigkeiten in Flüssigkeitsströmungen entdeckt werden als als Messung von Positionen und Zeiten in Luft.

Aufgrund der Komplexität der Wasserbewegung würde ich erwarten, dass ihre Mathematik der Topologie und Felder dramatisch schneller explodiert als wir. Ich würde erwarten, dass jeder 8-jährige aquatische Denzin sich intuitiv mit vielfältigen Topologien wohler fühlt als ein durchschnittlicher promovierter Mathematiker.

Die Schwerkraft wäre wahrscheinlich eng mit dem Auftrieb verbunden. Es ist möglich, dass sie ihr gesamtes System von Bewegungsgleichungen um den Auftrieb herum entwickeln könnten. Während wir denken, dass Leben bei (1 g) existiert, denken sie vielleicht, dass es um (0 Auftrieb) herum existiert. Die Luft über ihnen scheint einen negativen Auftrieb zu erzeugen.

Eine weitere interessante Richtung: Wenn man sich im Wasser bewegt, ist chaotische Strömung eine große Sache. Wenn Ihr Fluss chaotisch wird, verlangsamen Sie sich schnell. Es dauerte bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts, bevor Edward Lorentz die Chaostheorie entdeckte. Sie hätten es viele Jahre vorher leicht abgeholt. Da so viele Systeme im Körper durch die Chaostheorie einfacher beschrieben werden können als traditionelle Modelle, könnte ihr Verständnis ihrer Anatomie und Biologie weit überlegen sein .

Ein alternativer Standpunkt

Die vielleicht beeindruckendste Veränderung in der Herangehensweise an Physik und Technologie wäre die nuancierteste. Unter Wasser sind Form und Funktion selten getrennt. Der strömungstechnische Aufwand für ihre Trennung ist zu groß. Dies könnte dazu führen, dass eine Gesellschaft mehr auf Harmonie in der Bewegung setzt. Der gesamte Weg der Wissenschaft und Physik könnte getan werden, um „in Harmonie mit der Natur“ zu sein, während sich ein Großteil der westlichen Wissenschaft mehr darauf konzentriert, „über die Natur zu triumphieren“. Aus diesem Grund könnte ihre gesamte Herangehensweise an Wissenschaft und Physik östlicherer Natur sein.

Der schwierige Teil hier wäre, dass das Medium, in dem diese Zivilisation lebt, ziemlich verstörend wäre. Meeresströmungen können an bestimmten Stellen leicht schwanken und chaotische Strömungen erzeugen. Mahlströme und andere Störungen würden die lokale Umgebung durcheinander bringen, und Strömungen könnten verheerende Auswirkungen auf Kreaturen haben, die in der Nähe der Oberfläche leben. Ich bin kein Experte für Meeresaktivitäten, aber ich weiß, dass es für diese Kreaturen schwierig wäre, die Interaktion mit dem Medium um sie herum zu vermeiden.

Das heißt, es gibt eine Menge Prinzipien, von denen ich denke, dass sie sie herausfinden würden:

• $F=ma$: Diese Kreaturen würden erkennen, dass, wenn man eine Kraft auf ein Objekt ausübt, es beschleunigt. Nach langem Ausprobieren würde sich das zeigen.
• Newtons drittes Gesetz: Wenn du auf etwas drückst, drückt das Objekt auf dich. In stillem Wasser wäre dies unglaublich offensichtlich.
• Gravitation: Nur sehr schwimmfähige Objekte würden nach einiger Zeit nicht sinken.
• Erhaltung von Energie und Impuls: Ich denke, dies wird folgen, nachdem ich mit Experimenten herumgespielt habe, die sich aus dem Studium der oben aufgeführten Prinzipien ergeben.

Einige Dinge würden sie nicht herausfinden:

• Newtons erstes Gesetz: Ein Objekt in Bewegung bleibt möglicherweise nicht in Bewegung; Ein Objekt in Ruhe bleibt möglicherweise nicht in Ruhe. Strömungen werden stark mit der Umgebung interagieren und Objekte bewegen.
• Elektrizität (und vielleicht Magnetismus): Falls Sie es noch nicht bemerkt haben, Elektrizität und Wasser vertragen sich nicht so gut. Wenn es sich bei diesen Kreaturen nicht um elektrische Aale handelt, wird Elektrizität in ihrem Leben keine große Kraft (Wortspiel beabsichtigt) sein. Apropos Magnetismus. . . Wie viele magnetische Materialien findet man am Grund eines Gewässers?

Fortgeschrittenere Prinzipien herauszufinden, würde von ihrer technologischen Entwicklung abhängen.

In einer technologischen Gesellschaft wäre Physik Physik. Der Weg zu einem soliden Verständnis des Universums wäre für eine aquatische Spezies anders, aber wenn sie in unserem Universum (oder einem mit ähnlicher Physik) leben, dann sind die Spielregeln für alle gleich.

Wenn Sie eher auf einen aktuelleren Ansatz als auf die grundlegenden Naturgesetze neugierig sind, gibt es einige signifikante Unterschiede. Sie haben wahrscheinlich ein angeborenes Verständnis von Fluiddynamik und Lösungschemie, das wir nicht haben. Es ist wahrscheinlich, dass ihr Verständnis von Biologie ihr Chemie oder Physik bei weitem übertreffen würde, da es eine Reihe äußerst wichtiger biologischer Themen gibt, die mit ziemlich rudimentären Werkzeugen und einem schnellen Verstand erlernt werden können.

Sie hätten einen Nachteil bei einigen grundlegenden Konzepten wie Trägheit, Gasphasenchemie, Impuls und sogar eindimensionaler Bewegung. Um ein eindimensionales Bewegungsproblem unter Wasser zu lösen, muss man Differentialgleichungen aufstellen – Mathematik, die der Großteil unserer Bevölkerung nie annähernd lernt. Luft ist einem Vakuum so nahe, dass wir 8-Jährigen beibringen, wie man das macht. Die Metallurgie wäre schwierig oder unmöglich, ebenso wie die Entwicklung von Glas (eine unglaublich nützliche Substanz für die Wissenschaft).

Die frühesten Versuche, physikalische Gesetze zu kodifizieren, beinhalteten ideale Gleichungen, die im Wesentlichen davon ausgingen, dass sich Körper in einem Vakuum bewegen. Das war nicht genau, aber es war nah genug, dass wir anfangen konnten, anständige Vorhersagen zu treffen und sie allmählich zu verfeinern. Im Wasser gibt es viel zu viel Widerstand, um ihn zu ignorieren.

In ähnlicher Weise variiert der Luftdruck / die Luftdichte an verschiedenen Punkten der Erde, jedoch nicht so stark, dass Annäherungen unmöglich sind. Wenn Ihre aquatische Zivilisation mit verschiedenen Tiefen oder Salzgehalten zu tun hat, können sie unmöglich auf die Idee kommen, dass sich alle Objekte in allen Situationen denselben Gesetzen folgen. HDE erwähnte die Auswirkungen von Strömungen, die noch schlimmer sein könnten - aber diese sind offensichtlich genug, dass sie meiner Meinung nach leichter zu erkennen und aus den eigenen Berechnungen zu entfernen sind (analog dazu benötigen Sie kein komplexes Verständnis des Luftdrucks, um dies zu erkennen dass man Physikexperimente nicht in einem Tornado durchführen sollte).

Das Gleiche gilt für alle Entdeckungen in der Optik, bei denen Licht als Strahl modelliert wird, der sich unendlich in einer geraden Linie ausbreitet. Sie müssten so viele Interferenzen ausmitteln, um diese Beobachtung zu machen, dass sie wahrscheinlich niemandem einfallen würde.

Newton machte die große Entdeckung, dass das gleiche Gesetz, das einen fallenden Apfel beherrscht, auch die Bewegung der Planeten beherrscht, was seiner Physik ein großartiges, majestätisches Gefühl und einen Hauch von platonischer (oder euklidischer?) Reinheit verlieh. Die Unterwasserphysik könnte kontextabhängiger sein und sich darauf konzentrieren, wie reale Praktiken mit einem sorgfältigen Verständnis der eigenen Umgebung durchgeführt werden müssen. Sie könnten bei der Entdeckung dessen, was wir als grundlegende physikalische Gesetze betrachten, hinterherhinken, haben aber ein fortgeschrittenes Verständnis komplexerer technischer Prinzipien.

Andererseits gibt es vielleicht physikalische Gesetzmäßigkeiten, die man im Wasser deutlicher wahrnehmen kann als in der Luft. Vielleicht würden ihre übergreifenden Newtonschen Erkenntnisse die Temperaturleitung oder Wellenausbreitung beinhalten.

Das würde man definitiv anders verstehen.

Beginnen wir mit etwas Einfachem: dem Gesetz von Archimedes. Hier haben wir unsere seit Ewigkeiten, aber weil Archimedes gerne badete. In Ihrer Gesellschaft würde ein solches Gesetz wahrscheinlich als die Geschwindigkeit eines auf den Boden fallenden Objekts definiert werden.

Apropos. Wie haben sie die Schwerkraft entdeckt? Auf der Erde hatten wir eine schöne Geschichte über den fallenden Apfel. Aber würde es Bäume geben? Und auch die Dichte des Wassers macht es ziemlich schwer zu erraten, wie die Schwerkraft funktioniert.

Die größte Neuheit für Ihre Zivilisation wäre alles, was mit "Gas" verbunden ist. Vom reinen zur Verfügung haben bis hin zum ganzen Fliegen

Wir verstehen Biolumineszenz ziemlich gut. Ich sehe auch nicht, wie dies zur Frage beiträgt. Bitte klären Sie dies ab.