理論物理学について詳しく解説

ラルフ・デ・レール・クローニッヒ (1904-1995) 1928 年、オランダのデルフト工科大学で理論物理学の教授。

理論物理学は、物理法則の理論的側面を研究し、その数学的形式主義を発展させる物理学の分野です。

これは実験物理学と数学の間の中間的な研究分野を構成し、しばしば両方の発展に貢献してきました。

理論物理学を数理物理学と混同しないでください。数理物理学は、理論家のあいまいな発言を完全に厳密なものにすることを目的とした数学の分野です^{[ 1 ]} 。

理論とモデル

理論物理学は、「物理理論」を通じて物理現象を合理化し、説明し、予測するために使用される現実のモデルを作成することによって世界を記述しようとします。物理学には 3 種類の理論があります。基礎理論、提案されているが検証されていない理論、および限界理論 (「主流理論、提案理論、および周辺理論」の悪い訳) です。

いくつかの物理理論は観察によって確認されますが、他の物理理論は確認されません。物理理論は物理的事象のモデルであり、基本的な公理から証明することはできません。この点で、物理理論は数学の定理とは異なります。物理理論は現実をモデル化し、観察を反映するものであると同時に、新しい観察の予測のソースでもあります。

物理理論は、正しい予測を行うことと、誤った予測を回避することの両方を可能にする場合に受け入れられます。 「オッカムの剃刀」として知られる規則に従って、複雑な理論よりも単純な物理理論が好まれることがほとんどです。最も受け入れられやすい物理理論は、多数の現象を関連付ける理論です。物理理論をテストするプロセスは、科学的方法の一部です。

いくつかの理論

以下の表は、（まだ）矛盾していない理論をまとめたものです。一般に受け入れられている理論は緑色、推測理論はベージュ色です。日付ごとに分類されています。一般に受け入れられている 2 つの理論は異なる結果をもたらす可能性があることに注意してください。たとえば、ニュートン力学は宇宙論における一般相対性理論よりも正確ではありません。それぞれの理論には独自の応用領域があります (したがって、特殊相対性理論では、この領域を光速に近い速度まで拡張することができます)。

最後に、次のように呼び出していることに注意してください。

• 「万物の理論」 すべての物理現象を説明する理論。
• 量子重力は、一般相対性理論と量子力学を組み合わせた理論です。
• ゲージ理論は、宇宙の各点で個別に作用する 1 つ以上の対称グループに基づく理論です。

その他

数学と物理学の交差点における理論物理学の特別な位置により、フランスの数学者スリオは次のような面白い定義を提案しました。

参考文献

• ピエール・デュエム;物理理論 – その対象、その構造(第 2 版 – 1914 年)。 J. Vrin Philosophical Library (1981)、ISBN 2-7116-0221-4 によって再出版されました。