Física teórica

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Uma teoria física é um modelo de eventos físicos. Ela é avaliada pela extensão com que suas previsões concordam com observações empíricas. A qualidade de uma teoria física também é julgada pela sua capacidade de fazer novas previsões que podem ser verificadas por novas observações. Uma teoria física difere de um teorema matemático porque, embora ambos sejam baseados em algum tipo de axioma, o julgamento da aplicabilidade matemática não é baseado na concordância com resultados experimentais. Uma teoria física difere de uma teoria matemática, no sentido de que a palavra "teoria" tem um significado diferente em termos matemáticos.[b] As equações para um variedade de Einstein, usadas na relatividade geral para descrever a curvatura do espaço-tempo Uma teoria física envolve uma ou mais relações entre várias quantidades mensuráveis. Arquimedes percebeu que um navio flutua deslocando sua massa de água, Pitágoras entendeu a relação entre o comprimento de uma corda vibrante e o tom musical que ela produz. Outros exemplos incluem entropia como uma medida da incerteza sobre as posições e movimentos de partículas não vistas e a ideia mecânico-quântica de que (ação e) energia não são variáveis continuamente.

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A física teórica começou pelo menos há 2 300 anos, sob a filosofia pré-socrática, e continuou por Platão e Aristóteles, cujas visões dominaram por um milênio. Durante o surgimento das universidades medievais, as únicas disciplinas intelectuais reconhecidas eram as sete artes liberais do Trivium como gramática, lógica e retórica e do Quadrivium como aritmética, geometria, música e astronomia. Durante a Idade Média e o Renascimento, o conceito de ciência experimental, o contraponto à teoria, começou com estudiosos como Ibn al-Haytham e Francis Bacon. Com o avanço da Revolução Científica, os conceitos de matéria, energia, espaço, tempo e causalidade começaram lentamente a adquirir a forma que conhecemos hoje, e outras ciências se desmembraram do escopo da filosofia natural. Assim começou a era moderna da teoria com o paradigma copernicano na astronomia, logo seguido pelas expressões de Johannes Kepler para as órbitas planetárias, que resumiram as meticulosas observações de Tycho Brahe; o trabalho desses homens (junto com o de Galileu) pode ser considerado a Revolução Científica.

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Teorias principais (às vezes referidas como teorias centrais) são o corpo de conhecimento de visões científicas e factuais e possuem uma qualidade científica usual dos testes de repetibilidade, consistência com a ciência bem estabelecida existente e experimentação. Existem teorias principais geralmente aceitas baseadas unicamente em seus efeitos explicando uma ampla variedade de dados, embora a detecção, explicação e possível composição sejam assuntos de debate.

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As teorias propostas de física são geralmente teorias relativamente novas que lidam com o estudo da física que incluem abordagens científicas, meios para determinar a validade dos modelos e novos tipos de raciocínio usados para chegar à teoria. No entanto, algumas teorias propostas incluem teorias que estão por aí há décadas e têm escapado de métodos de descoberta e teste. As teorias propostas podem incluir teorias de margem em processo de se estabelecerem (e, às vezes, ganharem maior aceitação). As teorias propostas geralmente não foram testadas. Além das teorias como as listadas abaixo, existem também diferentes interpretações da mecânica quântica, que podem ou não ser consideradas teorias diferentes, uma vez que é debatível se produzem diferentes previsões para experimentos físicos, mesmo em princípio. Por exemplo, AdS/CFT correspondence, Chern–Simons theory, graviton, magnetic monopole, string theory, theory of everything.

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Teorias de margem incluem qualquer nova área de empreendimento científico em processo de se estabelecer e algumas teorias propostas. Pode incluir ciências especulativas. Isso inclui campos de física e teorias físicas apresentadas de acordo com a evidência conhecida, e um corpo de previsões associadas foi feito de acordo com essa teoria. Algumas teorias de margem acabam se tornando uma parte amplamente aceita da física. Outras teorias de margem acabam sendo refutadas. Algumas teorias de margem são uma forma de protociência e outras são uma forma de pseudociência. A falsificação da teoria original às vezes leva à reformulação da teoria.

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"Experimentos" mentais são situações criadas na mente, fazendo uma pergunta semelhante a "suponha que você esteja nesta situação, assumindo que tal é verdadeiro, o que seguiria?". Eles geralmente são criados para investigar fenômenos que não são prontamente experimentados em situações do dia-a-dia. Exemplos famosos de tais experimentos mentais são o gato de Schrödinger, o experimento mental EPR, ilustrações simples de dilatação do tempo, e assim por diante. Estes geralmente levam a experimentos reais projetados para verificar se a conclusão (e, portanto, as suposições) dos experimentos mentais estão corretas. O experimento mental EPR levou às desigualdades de Bell, que foram então testadas em vários graus de rigor, levando à aceitação da formulação atual da mecânica quântica e probabilismo como uma hipótese de trabalho.