La física teórica es una rama del campo de la física que se dedica a dar explicaciones matemáticas a los eventos naturales. Muchas disciplinas dentro de la física caen bajo el paraguas de la física teórica porque involucran el diseño de fórmulas que pueden no ser probadas empíricamente. Los investigadores en este campo están reflexionando sobre algunos problemas y preguntas muy complejos, como cómo se desarrolló el universo.
La física es una rama intrigante de las ciencias porque a menudo implica el desarrollo de teorías que no se pueden probar con un modelo experimental, violando uno de los preceptos fundamentales de la ciencia empírica. Los investigadores científicos generalmente quieren desarrollar una teoría, diseñar un experimento que pruebe esa teoría, realice el experimento y publique los resultados. En física teórica, los investigadores desarrollan teorías, pero no pueden probarlas. Esto separa la física teórica de la física experimental, en la que los investigadores diseñan y realizan experimentos para explorar sus teorías.
Dado que la física teórica no se puede respaldar con el uso de experimentos, los investigadores se basan en otras herramientas para determinar si sus teorías son precisas o no. La teoría debería poder predecir o explicar con precisión fenómenos físicos, por ejemplo, y debería estar respaldada por observaciones conocidas. Idealmente, la teoría también debería ser limpia y ordenada, con algunos físicos teóricos suscribiendo la idea de la navaja de Occam, creyendo que la explicación más simple es la mejor. Las teorías también deben resistir discusiones y debates vigorosos, con físicos teóricos intercambiando ideas y críticas constantemente para mejorar su campo de las ciencias.
Algunas teorías en este campo han sido ampliamente aceptadas y se enseñan de forma rutinaria en las aulas, se utilizan en la investigación de la física y se aplican en industrias de todo el mundo. La investigación en curso sobre estas teorías continúa ya que los científicos quieren explorar completamente todos los aspectos de la física teórica. Se han propuesto otras teorías, que parecen plausibles, pero no se han apoyado plenamente o requieren más investigación, y las teorías más nuevas se consideran “teorías marginales” que requieren mucha más exploración, discusión y observación.
Sir Isaac Newton es ampliamente considerado como un pionero en el campo de la física teórica, al igual que Albert Einstein. Ambos físicos se distinguieron por dar saltos lógicos que a veces desafiaban información u observaciones conocidas y requerían una visión altamente teórica del mundo. El trabajo de Newton incluso implicó una expansión sustancial del lenguaje matemático del cálculo para que pudiera expresar sus teorías. Los físicos teóricos también se involucran en experimentos mentales, en los que exploran sus ideas en sus mentes, sin el uso de un laboratorio.