La fisica teorica è una branca del campo della fisica che si dedica a fornire spiegazioni matematiche per gli eventi naturali. Molte discipline all’interno della fisica rientrano nell’ambito della fisica teorica perché implicano la progettazione di formule che potrebbero non essere testabili empiricamente. I ricercatori in questo campo stanno riflettendo su alcuni problemi e domande molto complessi, come come si è sviluppato l’universo.
La fisica è una branca intrigante delle scienze perché spesso implica lo sviluppo di teorie che non possono essere verificate con un modello sperimentale, violando uno dei precetti fondamentali della scienza empirica. I ricercatori scientifici di solito vogliono sviluppare una teoria, progettare un esperimento che testerà quella teoria, eseguirà l’esperimento e pubblicherà i risultati. Nella fisica teorica, i ricercatori sviluppano teorie, ma non sono in grado di verificarle. Questo separa la fisica teorica dalla fisica sperimentale, in cui i ricercatori progettano ed eseguono esperimenti per esplorare le loro teorie.
Poiché la fisica teorica non può essere supportata con l’uso di esperimenti, i ricercatori si affidano ad altri strumenti per determinare se le loro teorie sono accurate o meno. La teoria dovrebbe essere in grado di prevedere o spiegare accuratamente i fenomeni fisici, per esempio, e dovrebbe essere supportata da osservazioni note. Idealmente, la teoria dovrebbe anche essere pulita e ordinata, con un po’ di fisica teorica che aderisce all’idea del rasoio di Occam, credendo che la spiegazione più semplice sia la migliore. Le teorie dovrebbero anche resistere a discussioni e dibattiti vigorosi, con i fisici teorici che scambiano costantemente idee e critiche per migliorare il loro campo delle scienze.
Alcune teorie in questo campo sono state ampiamente accettate e vengono abitualmente insegnate nelle aule, utilizzate nella ricerca fisica e applicate nelle industrie di tutto il mondo. La ricerca in corso su queste teorie continua poiché gli scienziati vogliono esplorare completamente tutti gli aspetti della fisica teorica. Altre teorie sono state proposte e sembrano plausibili, ma non sono state pienamente supportate o richiedono ulteriori ricerche e le teorie più recenti sono considerate “teorie marginali” che richiedono molta più esplorazione, discussione e osservazione.
Sir Isaac Newton è ampiamente considerato come un pioniere nel campo della fisica teorica, così come Albert Einstein. Entrambi i fisici si distinsero per compiere salti logici che a volte sfidavano informazioni o osservazioni note e richiedevano una visione del mondo altamente teorica. Il lavoro di Newton ha comportato anche una sostanziale espansione del linguaggio matematico del calcolo in modo che potesse esprimere le sue teorie. I fisici teorici si impegnano anche notoriamente in esperimenti mentali, in cui esplorano le loro idee nella loro mente, senza l’uso di un laboratorio.