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La fisica teorica è la branca della fisica che fa uso di modelli matematici e dell'astrazione degli oggetti e dei sistemi fisici per motivare, spiegare e prevedere i fenomeni naturali. Si distingue dalla fisica sperimentale, che cerca di studiare suddetti fenomeni tramite esperimenti.
L'avanzamento della scienza in genere dipende dalla relazione tra gli esperimenti e la teoria. In alcuni casi, la fisica teorica si attiene al rigore matematico dando minor peso agli esperimenti e alle osservazioni. Per esempio, quando stava sviluppando la relatività ristretta, Albert Einstein si preoccupava del problema delle trasformazioni di Lorentz che lasciano le equazioni di Maxwell invariate, ma non era interessato all'esperimento di Michelson-Morley sull'etere luminifero.[1] Viceversa, Einstein fu insignito del premio Nobel per la fisica per aver spiegato l'effetto fotoelettrico, che era un risultato sperimentale carente di una formulazione teorica.[2]
È dibattuto il ruolo della matematica nella ricerca in fisica teorica, se viene usata per avere un'intuizione (soprattutto quando gli esperimenti non sono sufficienti), oppure se viene usata solo come strumento per formalizzare le teorie.
Concetti chiave, ampiamente diffusi in tutta la fisica teorica sono quelli di invarianza/covarianza e simmetria.
- ^ Jeroen van Dongen, On the role of the Michelson-Morley experiment: Einstein in Chicago, in Archive for History of Exact Sciences, vol. 63, 2009, pp. 655–663, DOI:10.1007/s00407-009-0050-5, arXiv:0908.1545.
- ^ The Nobel Prize in Physics 1921, su nobelprize.org, Fondazione Nobel. URL consultato il 9 ottobre 2008.