Teoria fiziko

Teoria fiziko utiligas matematikajn modelojn kaj abstraktaĵojn de fiziko por provadi kompreni naturon. Centre de ĝi estas matematika fiziko, kvankam aliaj konceptaj teknikoj estas ankaŭ uzataj. La celo estas raciigi, ekspliki kaj aŭguri fizikajn fenomenojn. La antaŭeniro de scienco dependas ĝenerale de la interefikado inter eksperimentaj studoj kaj teorio. En iuj kazoj teoria fiziko konformas al normoj de matematika rigoro donante malgrandan pezon al eksperimentoj kaj observadoj. Ekzemple, ellaborante specialan relativecon, Ejnŝtejno estis koncernita kun la Lorenca transformo, kiu lasis la ekvacioj de Maxwell nevariantaj (en:invariant), sed estis evidente ne koncernata de la eksperimento de Michelson-Morley pri drivado de la Tero tra lumporta etero. Aliflanke, Ejnŝtejno estis premiita je la Premio Nobel pro sia ekspliko de la fotoelektra efiko, al kiu antaŭe mankis teoria formulado.

 Ĝenerale 
Fizika teorio estas modelo de fizikaj eventoj. Ĝi estas taksata laŭ siajn antaŭdiroj, kiuj kongruas kun eksperimentoj observoj. Malgraŭ ke ili estas ambaŭ bazitaj per aksiomoj, fizika teorio malsamas ol matematika teoremo, ĉar taksado de matematiko ne estas bazita laŭ iu ajn eksperimenta rezulto. Fizikaj teorioj modelas realaĵon kaj estas diro pri kio estas observita, eĉ provizas antaŭdirojn por novaj observoj.

Fizika teorio implicas unu aŭ plurajn rilatojn inter mezureblaj kvantoj. Arkimedo komprenis ke oni povas mezuri la volumenon de malregul-forma objekto per mergi ĝin en likvaĵon, kaj ke ŝipo flosas per delokigo de sia pezo akva. Pitagoro komprenis la rilaton inter la longeco de vibranta kordo kaj la melodia tono kiun ĝi produktas, kaj ankaŭ komprenis kiel kalkuli la longecon de la diagonalo de ortangulo. Aliaj ekzemploj inkluzivas entropion, kiel mezuron de necerteco pri la pozicioj kaj moviĝoj de nevidataj partikloj (molekuloj), aŭ la ideon de kvantuma mekaniko, ke (ago kaj energio) estas ne kontinue variaj. Iam ĝi estas la vizio de matematikistoj kiu provizas la indicon; ekz., la nocion, ŝuldatan al Rimano kaj aliaj, ke spaca mem povus esti kurbita.

Teoriaj antaŭeniroj ofte konsistas en la formetado de malnovaj, ne korektaj sciencaj paradigmoj, ofte anstataŭigantaj ilin per novaj ideoj,
 Varmo estas fluaĵo nomita kaloriko.
 Brulado konsistas en evoluanta flogistono.
 Astroj orbitas ĉirkaŭ la Tero.
 Fizikaj objektoj konsistas el molekuloj kaj atomoj.
 Malsanoj povas esti kaŭzita de nevidataj mikroboj.
 Energio estas interŝanĝita en diskretaj paketoj nomitaj kvantumoj.

Fizikaj teorioj iĝas akceptitaj se ili sukcesas fari ĝustajn antaŭdirojn kaj eviti malĝustajn. La teorio havu, almenaŭ kiel duaranga celo, certan rendimenton kaj eleganton (kompare al matematika belo), nocio foje nomata la razilo de Occam, honore al la brita filozofo de la 13-a jarcento, William do Occam (aŭ Ockham), laŭ kiu la pli simpla el du teorioj, kiuj egale adekvate priskribas la saman aferon, estu preferata (sed koncepta simpleco povas signifi matematikan kompleksecon). Ili ankaŭ pli verŝajne estos akceptitaj se ili trakonektas larĝan amplekson da fenomenoj. Testado de la konsekvencoj de teorio estas parto de la scienca metodo.

Fizikaj teorioj grupeblas en tri kategoriojn: ĉeffluaj teorioj (centraj teorioj), proponitaj teorioj, kaj franĝaj teorioj.

 Historio 
Por pli da detaloj pri ĉi tiu temo vidu la artikolon Historio de Fiziko.

Teoria fiziko komenciĝis antaŭ minimume 2,300 jarojn fare de la antaŭ-Sokrataj Grekaj filozofoj, kaj daŭrigita de Platono. kaj Aristotelo, kies opinioj regis dum jarmilo. En mezepokaj tempoj, dum la estiĝo de la universitatoj, la solaj agnoskitaj intelektaj disciplinoj estis teologio, matematiko, medicino, kaj juro. Dum la konceptoj de materio, energio, tempo kaj kaŭzeco malrapide komencis akiri la formon, kiun ni scias hodiaŭ, aliaj sciencoj naskiĝis en la rubriko de natura filozofio. Dum la Renaskiĝo, la moderna koncepto de eksperimenta scienco, la kontrapunkto al teorio, komenciĝis kun Francis Bacon. La moderna epoko de teorio komenciĝis eble kun la Kopernika scienca paradigmoŝanĝiĝo en astronomio, baldaŭ sekvata de la realaj planedaj orbitoj ŝulde al Keplero, bazita sur la rigore detalegaj observadoj de Tyco.

La granda puŝiĝo al la moderna koncepto de ekspliko komenciĝis kun Galileo, unu el la malmulta fizikistoj, kiu estis kaj majstra teoriisto kaj bonega eksperimentisto. La analitika geometrio kaj mekaniko de Kartezio estis enkorpigitaj en la kalkulon kaj klasikan mekanikon de Isaac Newton, alia teoriisto/eksperimentisto unuaranga. Poste, Joseph-Louis Lagrange, Leonhard Euler kaj William Rowan Hamilton konsiderinde ampleksigis la teorion de klasika mekaniko. Ĉi tiuj individuoj prenis al si la interefikan interplektadon de matematiko kaj fiziko komencita du miljarojn pli frue de Pitagoro.

Inter la grandaj konceptaj atingoj de la 19-a kaj 20-a jarcentoj estis la unuigo de la ideo de energio per la inkludo de varmo, poste elektro kaj magnetismo kaj lumo, kaj fine maso. La leĝoj de termodinamiko, kaj aparte la enkonduko de la unika koncepto entropio permesis makroskopan klarigon de materialaj fenomenoj.

La kolonoj de moderna fiziko, kaj eble la plej revoluciaj teorioj en la historio de fiziko, estas ĝenerala teorio de relativeco kaj kvantummekaniko. Hodiaŭ, plejo da teoria fiziko estas produktaĵoj de ĉi tiuj du teorioj kaj fonto de iliaj antaŭdiroj, kaj iliaj eblecoj.

Newton-a mekaniko estis klarigita de speciala relativeco kaj Neŭtona gravito kaj al ĝi estis donita kinematika ekspliko per fizika relativeco. Kvantummekaniko kondukas al kompreno de nigrakorpa, elektromagneta radiado kaj de anomalioj en la specifaj varmoj de solidoj — kaj fine al kompreno de la internaj strukturoj de atomoj kaj molekuloj.

Ĉiuj el ĉi tiuj atingoj dependis de teoria fiziko kiel movanta forto kaj por sugesti eksperimentojn, kaj por kunsolidigi rezultojn — ofte per genia apliko de ekzistanta matematiko, aŭ, kiel ĉe Kartezio kaj Neŭtono (kun Liebniz), per inventado de nova matematiko. La studoj de Fourier pri konduktado de varmo kondukis al nova branĉo de matematiko: malfiniaj, perpendikulara serioj.

Moderna teoria fiziko provas unuigi teoriojn kaj ekspliki fenomenojn en pluaj provoj kompreni la Universon, de la kosmologia grando ĝis tiu de la la rudimentaj partikloj. Kie eksperimentado ne povas esti farata, teoria fiziko ankoraŭ provas antaŭenigi per la uzo de matematikaj modeloj.

 Elstaraj teoriaj fizikistoj 
Famaj teoriaj fizikistoj inkluzivas
 Christiaan Huygens (1629-1695),
 Isaac Newton (1643-1727),
 Leonhard Euler (1707-1783),
 Joseph-Louis Lagrange (1736-1813),
 Pierre-Simon Laplace (1749-1827),
 Joseph Fourier (1768-1830),
 Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1842),
 William Rowan Hamilton (1805-1865),
 Rudolf Clausius (1822-1888),
 James Clerk Maxwell (1831-1879),
 Josiah Willard Gibbs (1839-1903),
 Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928),
 Max Planck (1858-1947)),
 Albert Einstein (1879-1955),
 Niels Bohr (1885-1962),
 Werner Heisenberg (1901-1976),
 Max Born (1882-1970),
 Erwin Schrödinger (1887-1961),
 Louis de Broglie (1892-1987),
 Wolfgang Pauli, (1900-1958),
 Enrico Fermi (1901-1954),
 Paul Dirac (1902-1984),
 Eugene Wigner (1902-1995),
 Sin-Itiro Tomonaga, (1906-1979),
 Hideki Yukawa (1907-1981),
 Lev Landau (1908-1967),
 Gian Carlo Wick (1909–1992),
 Richard Feynman (1918-1988),
 Freeman Dyson (1923-2020),
 Abdus Salam (1926-1996),
 Murray Gell-Mann (1929-2019),
 Sheldon Glashow, (1932- ),
 Steven Weinberg, (1933-2021),
 Fumiko Yonezawa (1938-2019), ankaŭ esperantistino 
 Ratko Janev (1939-2019),
 Leonard Susskind, (1940 -),
 Stephen Hawking, (1942-2018),
 Michio Kaku (en vikidatumoj; 1947- ),
 Jacob Bekenstein (en vikidatumoj; 1947-2015),
 Edward Witten, (1951- ).

 Ĉeffluaj teorioj 
Ĉefflua teorioj (iam nomitaj centraj teorioj) estas la korpo de scio pri samtempe faktaj kaj sciencaj vidoj, kaj posedas kutiman sciencan kvaliton de la testoj de refarebleco, konsekvenco kun ekzistanta bone-bazita scienco kaj eksperimentado. Ja ekzistas ĉeffluaj teorioj, kiuj estas ĝenerale akceptitaj teorioj, bazitaj nur sur siaj efikoj eksplikantaj larĝan diverson da datumoj, kvankam la detekto, ekspliko kaj ebla komponaĵo estas temoj de debato.

 Ekzemploj 
 Termodinamiko de nigraj truoj
 Praeksplodega teorio
 Klasika mekaniko
 Fiziko de densigita materio
 Dinamiko
 Malhela materio
 Elektromagnetismo
 Kampa teorio
 Fluidaĵ-dinamiko
 Fizika relativeco
 Partikla fiziko
 Kvantummekaniko
 Kvantum-kampa teorio
 Kvantuma elektroĥemio
 Fiziko de solidaj statoj kaj la elektronika strukturo de materialoj
 Speciala relativeco
 Norma modelo
 Statistika mekaniko
 Termodinamiko
 Partikla kosmologio
 Teorio de rompitaj kordoj

 Proponitaj teorioj 
La proponitaj teorioj de fiziko kutime estas relative novaj teorioj, kiuj traktas la studon de fiziko kiu inkluzivas sciencajn alirojn, rimedojn por determini la validecon de modeloj kaj novaj tipoj de rezonado uzataj por alveni la teorion. Tamen, iuj proponitaj teorioj inkluzivas teoriojn, kiuj aĝas jam jardekojn kaj evitadis manierojn de malkovro kaj testado. Proponitaj teorioj povas inkluzivi franĝajn teoriojn en la procezo fondiĝi (kaj, iam, gajni pli larĝan akcepton). Proponitaj teorioj kutime ne estas jam testitaj.

 Ekzemploj 
 Malhela energio
 Ejnŝtejna Kosmoscienca Konstanto
 Ejnŝtejno-Rosen-a Ponto
 Elmerĝo
 Granda samspeciga teorio*
 Cikla kvantuma gravito*
 M-teorio
 Plasma Universo
 Teorio de kordoj
 Supersimetrio
 Teorio de ĉio*

 Franĝaj teorioj 
Franĝaj teorioj inkluzivas iun ajn novan areon de scienca entrepreno en la procezo iĝi akceptita, kaj iujn proponitajn teoriojn. Ĝi povas inkluzivi spekulativajn sciencojn. Ĉi tio inkluzivas fizikajn kampojn kaj fizikajn teoriojn prezentitaj akorde al sciataj observaĵoj, kun aro de asociitaj antaŭdiroj estas faritaj laŭ tiu teorio.

Iuj franĝaj teorioj iamfine iĝas larĝe akceptita parto de fiziko. Alia franĝaj teorioj finiĝas malpruvitaj. Iuj franĝaj teorioj estas formo de prascienco kaj aliaj estas formo de pseŭdoscienco. La malkonfirmo de la originala teorio iam kondukas al reformulado de la teorio.

 Ekzemploj 
 Malvarma kunfando ((do, tiel) malproksime senkreditigis)
 Dinamika teorio de gravito
 Granda samspeciga teorio*
 Cikla kvantuma gravito*
 Lumporta etero
 Teorio de neŝanĝiĝema stato
 Teorio de ĉio*
 Metateorio

 Ĉi tiuj teorioj estas kaj proponitaj kaj franĝaj teorioj.

 Eksteraj ligiloj 

 Templinio de Teoria Fiziko 
 MIT Center for Theoretical Physics
 Perimeter Institute for Theoretical Physics
 Electronic Journal of Theoretical Physics (EJTP) 
 How to Become a Theoretical Physicist by a Nobel Laureate
 Wikibooks Teoria Fiziko (Enkonduko) 

Kategorio:Teoria fiziko
Kategorio:Fiziko
Kategorio:Matematiko
Kategorio:Historio de fiziko

de:Physik#Theoretische Physik