
[理物] 理论物理
Winning the Albert Einstein Award is the highest achievement in theoretical physics.
获得爱因斯坦奖是在理论物理学能达到的最高成就。
Theories of extra dimensions are hot topics in theoretical physics.
额外维是当前理论物理研究的热点。
He became the head of the Kaiser Whilhem Institute of Theoretical Physics.
他成了威廉国王的物理理论研究所的所长。
The goal of modern theoretical physics is to reveal the universe's lost elegance.
现代物理理论的目的就在于反映宇宙这种优雅性的缺失。
The impact of theoretical physics on mathematics will last into the 21 century.
理论物理学对数学的影响还将在21世纪延续下去。
理论物理学(Theoretical Physics)是物理学的一个核心分支,它致力于运用数学工具、物理原理和抽象模型来构建理论框架,从而解释自然现象、预测未知物理效应、并揭示宇宙运行的基本规律。它不直接进行实验操作,而是侧重于通过逻辑推理和数学计算来理解和预测物理世界的本质。
其核心内涵包括:
建立解释性模型与理论框架:理论物理学家通过发展数学模型(如方程、几何结构、对称性原理)来描述物质、能量、时空以及它们之间的相互作用。例如,牛顿力学、麦克斯韦电磁理论、爱因斯坦的相对论、量子力学、量子场论、弦理论等都是理论物理的杰出成果。这些理论旨在为实验观测到的现象提供最根本、最普适的解释(参考:美国物理学会(APS)对理论物理的定义)。
进行计算与预测:利用已建立的理论模型进行复杂的数学推导和数值计算,预测新的物理现象(如新粒子的存在、宇宙的演化行为、材料的奇异性质)或实验的结果。这些预测随后由实验物理学家通过实验进行验证或证伪(参考:欧洲核子研究中心(CERN)关于理论与实验关系的说明)。
追求统一与基础理解:理论物理的终极目标之一是寻找能将自然界所有基本力(引力、电磁力、强核力、弱核力)和基本粒子统一起来的“万物理论”(Theory of Everything),例如弦理论或圈量子引力论的尝试。它始终在探索时空本质、宇宙起源与演化、量子引力等最前沿、最基础的问题(参考:诺贝尔物理学奖官网对基础物理重要性的阐述)。
关键特征:
与实验物理学的关系: 理论物理与实验物理相辅相成。理论提出模型和预测,实验提供观测数据并检验理论。实验发现的新现象又会挑战现有理论,促使理论物理进一步发展。两者共同推动物理学进步。
数学表达示例:
权威来源参考:
“Theoretical physics”(理论物理学)是物理学的一个分支,专注于通过数学建模和抽象概念来解释自然现象,而非依赖实验或观测。其核心目标是构建理论框架,以预测、描述和理解宇宙的基本规律。
数学与抽象化
理论物理学家使用微分方程、拓扑学、群论等数学工具,构建如量子场论、广义相对论等模型。例如,爱因斯坦的广义相对论用黎曼几何描述时空弯曲。
核心研究方向
与实验物理的关系
理论物理为实验提供预测(如希格斯玻色子的存在),而实验结果反过来验证或修正理论。两者相辅相成,但理论物理更侧重逻辑自洽性。
若需进一步了解具体理论或历史发展,可参考物理学教材或专业论文。
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