Teorik fizik

Teorik fizik, fiziğin matematiksel modellemeler ve fiziksel nesnelerin soyutlandırılmaları çalışmaları ve doğa olaylarını açıklayan, gerçekselleştiren ve tahmin yürüten fizik dalıdır. Bu deneysel fiziğin zıttır ki deneysel fizik araçlarla bu olayları soruşturur.
Teorik fizik doğada gerçekleşen olaylar üzerine tahmin yürütmek, onları açıklamak ve akla yakınlaştırmak için fiziğe ait matematiksel modeller ve soyutlamalar kulanan fiziğin bir alt dalıdır. Kuramsal fizik, matematiğin fazlasıyla kullanılmasından dolayı matematiksel fizik olarak da adlandırılır. Buna karşın deneysel fizik deney ve gözlem araçlarını kullanarak araştırma yapar.
Bilimin avantajı, genellikle deneysel çalışmalar ve teorilerin etkileşimine bağlıdır. Bazı durumlarda, teorik fizik, deney ve gözleme küçük bir ağırlık veren matematiksel kesinliğe bağlıdır. [a] Örneğin, Albert Einstein özel görelilik geliştirilirken, Maxwell denklemlerini değişmez kılan Lorentz dönüşümü ile ilgileniyordu ancak görünüşe göre Michelson-Morley in dünyanın sürüklenmesi boyunca ışık saçan eteri ile ilgilenmemişti. Öte yandan Einstein, fotoelektrik etkilerin açıklanmasında Nobel ödülüne layık görülmüştü.
Bilimdeki ilerlemeler genellikle deneysel çalışmalar ve teori arasındaki etkileşime bağlıdır. Bazı durumlarda kuramsal fizik matematiksel kalıplara sıkıca yapışırken, deney ve gözlemlere çok az ehemmiyet verir. Örnek olarak, Albert Einstein özel göreliliği geliştirirken, Maxwell denklemlerini değişmez olarak kabul eden Lorentz dönüşümleri ile ilgileniyordu. Fakat anlaşılıyor ki, dünyanın ışıldıyan eter içindeki seyahati üzerine yapılan Michelson-Morley deneyi ile pek ilgilenmiyordu. Diğer taraftan Einstein, bir kuramsal formülasyon olmadan gerçekleştirilen fotoelektrik etkiyi açıkladığı için Nobel Fizik Ödülüne layık görülmüştü. Fiziksel teori, fiziksel olayların modellemesidir

Geçmiş

Teorik fizik, Sokrates öncesi filozofların döneminde yaklaşık olarak 2300 yıl önce başlamıştır ve Plato ve Aristoteles tarafından devam ettirilmiştir. Ortaçağ üniversitelerinin yükselişi boyunca, sadece kabul edilen entelektüel disiplinler, dilbilgisi, söz bilimi, mantık, aritmetik, geometri, müzik ve astronomi gibi Trivium ve Quadrivium’un yedi hür sanatıdır. Ortaçağ ve Rönesans boyunca, deneysel bilimin kavramı, teoriye zıt olarak, Ibn al-Haytham ve Francis Bocan gibi bilim adamlarıyla başladı. Bilimsel devrim hız kazandığı gibi, maddenin, enerjinin, evrenin, zamanın ve nedenselliğin kavramları bugün bildiğimiz şeklini almaya başladı ve diğer bilimler doğa felsefesinin başlığından silinmiştirler. Böylece teorinin modern çağı Kopernik’in astronomideki kayma paradigması ile başladı ve yakında Tycho Brahe’ın titiz gözlemleri ile özetlenen Johannes Kepler’in gezegenlerin yörüngeleri ifadeleri takip etti; Galileo ile birlikte bu adamların çalışmaları belki bilimsel devrimi oluşturduğu düşünülebilir. 
Tanımlamaların modern kavramlarına karşı büyük bir çaba, Galileo ile başladı. Galileo, hem mükemmel bir teorisyen ve hem de büyük bir deneyci olan birkaç bilim adamlarından biridir. Descartes’in analitik geometrisi ve mekaniği, Principia of Mathematica’yı yazmak için, hem teorisyen hem de deneyci olan büyük bilim adamlarından İsaac Newton’un mekaniğine ve matematiğine dâhil edilmiştir. Bu kitap, Kepler, Copernicus, Galileo ‘nun büyük çalışmalarının sentezlerini içerir; hatta 20. Yüzyıla kadar dünya görüşlerinin kabul ettiği mekaniğin ve yerçekiminin Newton teorilerini de içinde barındırır. Ayrıca gelişme, optik; özellikle de renkler teorisi ve geometrik optiğin antik bilimi Newton, Descartes ve Hollandalı Snell ve Huygens’in inceliği ile yapıldı. 18. Ve 19. yüzyıllarda, Joseph-Louis Lagrange, Leonhard Euler ve William Rowan Hamilton klasik mekaniğin teorisini önemli bir şekilde genişlettiler. Matematik ve fiziğin interaktif etkileşimini toparlayan bilim adamlarından ziyade Pythagoras iki bin yıl önce başladı..
 19 ve 20. yüzyıllarının büyük kavramsal başarılarının arasında enerji; ışık, manyetizma, elektrik ve ısı ile birlikte – tabi kendisi evrensel koruma olarak – fikir konsolidasyonlarından oldu. Termodinamiğin kanunu ve daha önemlisi entropinin tekili kavramının tanıtımı, maddenin özellikleri için mikroskobik bir açıklama sağlamaya başladı. İstatiksel fizik tarafından takip edilen istatistiksel mekanikler, 19. yüzyılın sonlarında termodinamiğin bir dalı olarak ortaya çıktı. 19. yüzyılın diğer önemli olaylarından biri de, elektromanyetik teorinin keşfi, önceden birbirinden ayrı olan elektriksel olguların birleştirilmesi, manyetizma ve ışıktır. 
Modern fiziğin temeli ve belki fizik tarihinin en devrimci teorileri görelilik kavramı ve kuantum mekaniğidir. Newton mekaniği özel görelilik altında sınıflandırıldı ve Newton’un yerçekimi, genel görelilik tarafından hareket ile ilgili açıklama verildi. Kuantum mekaniği, siyah cisim ışımasının -ki teori için büyük bir isteklendirme oluşturdu- ve katıların özgül ısılarının anormalliklerinin anlaşılmasında ve sonunda atomların ve moleküllerin içyapılarının anlaşılmasına yardımcı oldu. Kuantum mekaniği 1920‘lerde başlamış ve kuantum alan kuramı (teorisi) formülüne yol vermiştir. İkinci dünya savaşı sonrasında, daha çok ilerleme, kuantum alan teorisi formülüne ilgiyi yeniden getirdi. Aynı dönemde, faz geçişleri ve süperiletkenlik sorunlarına olan yeni ilgilerin yanı sıra, teoritik yoğun maddenin alanının içinde Kuantum alan teorisi(kuramı) (KAK) formülünün ilk uygulamaları da görüldü. 1960’lar ve 1970’lerde KAK kullanılarak parçacık fiziğinin standart model formülleştirilmesi ve yoğun madde fiziğinin ilerlemesi (süperiletkenlik ve kritik olguların teorik temeli diğerleri arasında) göreliliğin uygulanmasına paralel olarak astronomi ve kozmolojideki sorunlar ayrı ayrı görüldü.
Hem deneylere öneride bulunmak ve hem de sonuçları pekiştirmek için hareket eden bir kuvvet olan teoritik fizik, bütün bu başarıların kaynağıdır ( genellikle mevcut matematiğin dâhice kullanımı Newton, Descartes ve Leibniz yaptığı gibi, yeni matematiğin icadı yardımı ile). Fourier’in ısı yalıtımı çalışmaları matematikte yeni bir sınıf açtı; sonsuz, dik serisi
Modern teoritiksel fizik, Evreni daha fazla anlama çabaları içinde, temel parçacık ölçeğindeki kozmolojiden gelen teorileri birleştirmek ve olguları açıklama girişiminde bulunur. Deneylerin uygulanamadığı durumlarda, teoritik fizik hala matematiksel kuramları kullanarak ilerlemeye çalışır.   

Anagörüş Teorisi

Anagörüş teorisi ( bazen bütün teorilerin merkezi olarak bahsedilir) hem gerçekçi hem bilimsel görüşlerin ve mevcut köklü bilim ve deney ile uyumlu, tekrarlanabilir testlerin olağan bir bilimsel kaliteyi sağlayan bilginin gövdesidir. Anagörüş teorilerini var yapmak, algılama, açıklama ve olası kompozisyon tartışma konuları olmasına rağmen, genellikle sadece teorilerin etkileri ile açıklanan bir veri çeşitliliğine dayalı teoriler olarak kabul edilir
Yaygın teoriler ( merkezi teoriler  de denir), olgusal ve bilimsel görüşlerin yaygın olarak bilim çevrelerinde ilgi gördüğü kuramlardır. Tekrarlanabilirlik ve tutarlılık testleri olağan bilimsel kaliteye sahiptirler. Algılanmaları, açıklanmaları ve olası kompozisyonları yine de tartışmalara açıktır.

Öngörülen teoriler

Fiziğin  Öngörülen kuramları  genellikle bilimsel yaklaşımlar içeren nispeten yeni teorilerdir.

Önerilen teoriler

Önerilen teoriler fiziği, fizik çalışmaları ile uzlaşan, modellerin geçerliliğini ve teoriye varmak için kullanılan yeni muhakeme tiplerini benimseyen bilimsel yaklaşımları içeren yeni teorilerdir. Ancak bazı önerilen teoriler, yıllardır var olmuş, keşif ve test metotları atlatmış teoriler içerir. Önerilen teoriler, kurgu olma sürecindeki saçak teorileri içerebilir ( bazen daha geniş bir onay kazanabilir). Önerilen teoriler genellikle teste tabi tutulmazlar.  

Saçak teoriler

Saçak teoriler, önerilen teoriler ve kurgu olma sürecindeki bilimsel çabanın herhangi yeni alanını kapsar. Bu spekülatif bilimleri de içerebilir. Bu bilimler, fizik alanları ve bilinen kanıtlar doğrultusunda sunulan fiziksel teorileri ve birbiri ile ilişkili tahminler teorilerini kapsar.  
Bazı saçak teoriler geniş ölçüde fizikte kabul görülmeye devam ediyor. Diğer saçak teoriler ise en sonunda çürütüldüler. Bazı saçak teoriler ilkel bilimdir diğerleri ise sözde bilimdirler. Orijinal teorinin tahrifi bazen yeniden formüle edilmesine neden olur.    

Gerçek deneyler & Düşünce deneyleri

"Düşünce" deneyleri kişinin zihninde yaratılan durumlardır, benzer sorular sorularak “bu durumda olduğunuzu varsayın, böyle olduğunu varsaysak, sonra ne olacak?” Bunlar kolayca her günkü durumlarda deneyimli olmayan fenomenleri araştırmak için oluşturulmuştur. Böyle düşünce deneylerinin ünlü örnekleri, Schrödinger'in kedisi, EPR düşünce deneyi, zaman genişlemesinin basit çizimleridir. Bunlar genellikle düşünce deneylerinin doğru sonuçlarını doğrulamak için tasarlanmış gerçek deneylere yol açar. EPR düşünce deneyi, titizliğin çeşitli derecelerinde test edilen, bir çalışma hipotezi olarak kuantum mekaniğinin ve olasılığının kabul edilen mevcut formülleşmesine giden Bell eşitsizliklerine yol açtı.