理论物理学

理论物理学（英語：Theoretical physics）通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过“物理理论”来条理化、解释、预言物理现象。^[1]^:9

豐富的想像力、精湛的數學造詣、嚴謹的治學態度，這些都是成為理論物理學家需要培養的優良素質。例如，在十九世紀中期，物理大師詹姆斯·麥克斯韋覺得電磁學的理論雜亂無章、急需整合。尤其是其中許多理論都涉及超距作用（action at a distance）的概念^{[註 1]}。麥克斯韋對於這概念極為反對，他主張用場論來解釋。例如，磁鐵會在四周產生磁場，而磁場會施加磁場力於鐵粉，使得這些鐵粉依著磁場力的方向排列，形成一條條的磁場線；磁鐵並不是直接施加力量於鐵粉，而是經過磁場施加力量於鐵粉；麥克斯韋嘗試朝著這方向開闢一條思路。他想出的「分子渦流模型」，借用流體力學的一些數學框架，能夠解釋所有那時已知的電磁現象。更進一步，這模型還展示出一個嶄新的概念——電位移。由於這概念，他推理電磁場能夠以波動形式傳播於空間，他又計算出其波速恰巧等於光速。麥克斯韋斷定光波就是一種電磁波。從此，電學、磁學、光學被整合為一統的電磁學。^[2]^:56ff^[3]^:93-98

概念编辑

理论物理学，简要地说，就是建立在一系列定律之上的理论体系（数学、逻辑体系），理论物理学是否正确（或被公认）是依赖于其理论体系所得出的推断（结论）能否客观、重复地加以验证。

歷史编辑

分支编辑

粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等。几乎包括物理学所有分支的基本理论问题。

參見编辑

注釋编辑

^ 假設粒子A和粒子B處於空間的某兩不同位置，則根據牛頓萬有引力定律，兩粒子互相直接施加於對方的引力，其大小 $F\,\!$ 必定與距離 $r\,\!$ 的平方成反比：
$F=G{\frac {m_{A}m_{B}}{r^{2}}}\,\!$ ；
其中， $G\,\!$ 是萬有引力常數， $m_{A}\,\!$ 、 $m_{B}\,\!$ 分別是粒子A和粒子B的質量。從這方程式，可以觀察出萬有引力是一種超距作用，牛頓萬有引力定律只提到兩粒子互相直接作用於對方的引力，並沒有解釋傳播過程，而且這定律與時間無關，意味著瞬時直接地超距作用。

參考文獻编辑

^ Michael P. Marder. Research Methods for Science. Cambridge University Press. 27 January 2011. ISBN 978-1-139-49388-8.
^ Daniel M. Siegel. Innovation in Maxwell's Electromagnetic Theory. Cambridge University Press. 2003. ISBN 0521533295.
^ Baigrie, Brian, Electricity and magnetism:a historical perspective illustrated, annotated, Greenwood Publishing Group, 2007, ISBN 9780313333583

外部連結编辑

怎樣成為傑出的理論物理學者？（页面存档备份，存于互联网档案馆）－1999年諾貝爾物理學獎得主傑拉德·特·胡夫特的金石良言。
Timeline of Theoretical Physics
MIT Center for Theoretical Physics （页面存档备份，存于互联网档案馆）

[2] 假設粒子A和粒子B處於空間的某兩不同位置，則根據牛頓萬有引力定律，兩粒子互相直接施加於對方的引力，其大小 $F\,\!$ 必定與距離 $r\,\!$ 的平方成反比：
$F=G{\frac {m_{A}m_{B}}{r^{2}}}\,\!$ ；
其中， $G\,\!$ 是萬有引力常數， $m_{A}\,\!$ 、 $m_{B}\,\!$ 分別是粒子A和粒子B的質量。從這方程式，可以觀察出萬有引力是一種超距作用，牛頓萬有引力定律只提到兩粒子互相直接作用於對方的引力，並沒有解釋傳播過程，而且這定律與時間無關，意味著瞬時直接地超距作用。

[Marder2011-1] Michael P. Marder. Research Methods for Science. Cambridge University Press. 27 January 2011. ISBN 978-1-139-49388-8.

[Siegel2003-3] Daniel M. Siegel. Innovation in Maxwell's Electromagnetic Theory. Cambridge University Press. 2003. ISBN 0521533295.

[4] Baigrie, Brian, Electricity and magnetism:a historical perspective illustrated, annotated, Greenwood Publishing Group, 2007, ISBN 9780313333583

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[註 1]

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