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Theoretische Physik

Die theoretischen Physik beschäftigt sich mit der empirischen Modelle der Experimentalphysik, um mathematisch auf bekannten Grundlagentheorien zurück geführt werden zu können. Falls diese nicht möglich sind, um Hypothesen für eine neue Theorie zu entwickeln, diese dann experimentell überprüft werden können.

Sie leitet weiterhin aus bereits bekannten Theorien empirisch überprüfbare Voraussagen ab. Grundsätzlich wird bei der Entwicklung eines Modells die Wirklichkeit idealisiert, um diesen Aspekt zu überblicken und zu erforschen, konzentriert man sich zunächst nur auf ein vereinfachtes Bild. Nachdem diese Bedingung ausgereift ist, wird es weiter verallgemeinert. Um ein System theoretisch Beschreiben zu können, benutzt man die Sprache der Mathematik. Durch mathematischen Objekten wie zum Beispiel Skalaren oder Vektoren, können die Bestandteile ermittelt werden, die in Gleichungen festgelegten Beziehungen zueinander stehen. Der Zweck des Modells ist es, aus bekannten Größen unbekannte zu errechnen und damit zum Beispiel das Ergebnis einer experimentellen Messung vorherzusagen. Die konzentrierte Quantität der Sichtweise unterscheidet die Physik maßgeblich von der Philosophie. Was zur Folge hat,  dass das nicht quantifizierbare Modell, das Bewusstsein als Teil der Physik beeinträchtigt.

Das fundamentale Maß für den Erfolg einer naturwissenschaftlichen Theorie ist die Übereinstimmung mit Beobachtungen und Experimenten. Die Theorie lässt sich durch den Gültigkeitsbereich und die Genauigkeit vergleichbarer Experimenten ermitteln. Allerdings lässt sie sich niemals "beweisen". Um eine Theorie zu widerlegen, bzw. um die Grenzen ihres Gültigkeitsbereiches zu demonstrieren, genügt im Prinzip ein einziges Experiment, sofern es reproduzierbar ist. Dadurch stehen die Experimentalphysik und theoretische Physik in ständiger Wechselbeziehung zueinander. Es kann allerdings vorkommen, dass Ergebnisse der einen Disziplin der anderen vorauseilen.

Zur Zeit sind dadurch viele Voraussagen der Stringtheorie nicht experimentell überprüfbar. Anderseits zum heutigen Zeitpunkt (2013) sind viele teilweise extrem genau gemessene Werte aus dem Gebiet Kernphysik, durch die zugehörige Theorie, der Quantenchromodynamik, nicht berechenbar.