Física teórica
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A Física Teórica utiliza modelos matemáticos e conceitos físicos, juntos com técnicas de dedução como a lógica e a análise crítica com o objectivo de explicar de modo racional e prever os fenómenos físicos. É também o ramo da Física que tem por finalidade elaborar, aperfeiçoar e eventualmente corrigir uma determinada teoria física, calcada em uma linguagem matemática apropriada. A teoria assim formulada é alimentada por dados obtidos em experimentos e, em contrapartida, oferece explicações para os dados existentes e, com alguma sorte, preve novos efeitos e fenômenos que possam ser testados, sendo assim submetidos à falseabilidade.
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[editar] Relação com a Física experimental
Ela forma junto com a Física Experimental, que utiliza em vez métodos de observação experimental, o todo da Física. No entanto estas duas não são partes independentes da Física, mas pelo contrário têm uma forte relação de inter-dependência e simbiose. Um modelo físico não têm interesse ou validade em física teórica se não explica e prevê resultados obtidos pela física experimental, mas também o resultado experimental necessita de um modelo teórico que o explique para ter o seu lugar na Física. Já que o objectivo primordial da Física é, tal como o da Física Teórica, explicar racionalmente e prever os fenómenos físicos. O progresso da Física surge assim desta simbiose: novas observações geram novas teorias, que por sua vez, através das suas previsões, geram novas experiências. A comprovação experimental de hipóteses teóricas constitui a base do método científico.
[editar] Relação com a Matemática
Os requerimentos fundamentais para a validade de uma teoria científica são, além da sua capacidade de explicação e previsão dos fenómenos físicos, já referidos acima, a consistência e o rigor matemático. Deste ponto de vista, a Física Teórica tem também com a Matemática uma relação de simbiose. Um muito bom exemplo disso é o densenvolvimento simultâneo do Cálculo Infinitesimal e da Mecânica Clássica, mas muitos outros exemplos existem.
[editar] Origem de novas teorias
Uma nova teoria física tanto pode surgir de observações experimentais que não são explicadas no âmbito das teorias anteriores, quanto do requerimento de rigor matemático e consistência ou da generalização de conceitos. Exemplo do primeiro é a Mecânica Quântica que surge a partir da explicação da radiação do corpo negro e do efeito fotoeléctrico por Max Planck e Albert Einstein, respectivamente. Exemplo do segundo são as duas teorias da Relatividade de Einstein que surgem da aplicação às leis de Maxwell do conceito de invariância das leis da Física em referenciais de inércia, no caso da Relatividade restrita, e da generalização deste conceito a referenciais acelerados, no caso da Relatividade geral. No entanto, independentemente de como surge, uma teoria física só está completa quando une ambos aspectos. Um bom (contra)exemplo disto é a chamada teoria de cordas, esta surge da necessidade teórica de unir de forma consistente a Mecânica Quântica e a Relatividade Geral. No entanto, no seu actual estado de desenvolvimento, ela não tem ainda capacidade de explicar ou prever nenhum fenómeno físico e não pode ser por isso considerada uma teoria física completa. É precisamente para isso que trabalham os cientistas que se dedicam a esta área da física.
[editar] Requerimentos de teorias
Existem outros requerimentos normalmente impostos a uma teoria científica. Um dos mais importantes é a [[falseabilidade]] que está relacionada com a sua capacidade de prever fenómenos, e que implica também que nenhuma teoria física é definitiva (ver mais abaixo), já que é sempre possível que no futuro se encontre algum fenómeno que a refute. Outro é a simplicidade, que se enuncia usando a regra da navalha de Occam: "se há várias explicações igualmente válidas para um facto, então devemos escolher a mais simples". Este requerimento, que pode ser um ideal difícil de manter, é normalmente imposto a nível dos conceitos e não necessariamente ao nível dos métodos matemáticos utilizados. Mais informalmente os cientistas exigem também de uma teoria que esta seja bela. A beleza é obviamente um conceito subjectivo, e logo não científico, que tem no entanto na prática científica um valor importante. No entanto, este conceito está ligado de modo intuitivo aos requerimentos objectivos de rigor matemático, lógica e simplicidade. Uma teoria muito rebuscada, que parece desnecessariamente complicada, que recorra a excessivas hipóteses, etc., é em geral descartada, mesmo que tenha um bom poder de explicação e previsão dos fenómenos, prosseguindo-se na busca de uma teoria mais adequada.
[editar] Regime de validade
Um aspecto importante de uma teoria física é o seu regime de validade. Como já referimos acima, a falseabilidade é característica de qualquer teoria científica, o que implica que nenhuma teoria científica pode ser definitiva. Consideremos, por exemplo, a mecânica newtoniana. Esta é uma teoria física perfeita no sentido que obedece a todos os requerimentos acima mencionados. Ela explica todos os fenómenos mecânicos observados no nosso dia-à-dia, mas não explica fenómenos relativistas ou quânticos. Podemos dizer que a observação de fenómenos relativistas ou quânticos vem refutar as leis de Newton. No entanto os cientistas preferem, de modo mais pragmático, pensar que, pelo contrário, estes fenómenos estão fora do seu regime de validade. Seria impensável que cada vez que alguém quisera prever a trajectória de um projéctil, tivera que recorrer à teoria de cordas. Pelo contrário, continua-se com esse objectivo a utilizar a lei da queda livre de Galileu. Esta é válida sempre que a trajectória seja suficientemente curta para que se possa desprezar a curvatura da Terra, o projéctil suficentemente compacto para que se possa desprezar o atrito do ar, a dimensão deste suficientemente grande para que se possam desprezar os efeitos quânticos e por último a sua velocidade suficientemente baixa para que se possam desprezar os efeitos relativistas. Estas condições formuladas de modo quantitativamente rigoroso formam o regime de validade da lei da queda livre de Galileu. Esta lei é generalizada pelas leis de Newton e a sua lei da gravitação universal, que prescindem das duas primeiras condições, tendo um regime de validade muito maior. Por sua vez a Mecânica Quântica e a Relatividade Restrita vêm generalizar a mecânica newtoniana prescindindo também das outras duas condições, mas tendo estas por sua vez um regime de validade que se relaciona com a curvatura do espaço ser desprezável de acordo com a Relatividade Geral (que por sua vez só é válida se se desprezarem os efeitos quânticos). Deste modo pode-se dizer que se por um lado todas as teorias físicas têm um regime de validade, por outro lado, dentro deste regime, elas são definitivas, pelo menos desde que as leis do Universo permaneçam inalteradas. O que em nada contradiz o requerimento de falseabilidade. Pode-se ainda acrescentar que as novas teorias sendo mais abrangentes que as anteriores têm que ser compatíveis com estas, isto é têm de reduzir-se a estas dentro do seu regime de validade. Por exemplo, a Relatividade Geral reduz-se trivialmente à lei da gravitação universal de Newton ao desprezarem-se os efeitos relativistas. Outro exemplo menos trivial, é a redução da Mecânica Quântica à Mecânica Clássica. Isto sem desprezar as enormes mudanças conceptuais na nossa maneira de entender o Mundo Físico que as novas teorias vêm trazer.
[editar] Áreas da Física teórica
Exemplos de áreas da física teórica são a Teoria da relatividade de Albert Einstein e a Mecânica quântica, que são os dois principais pilares da Física Moderna. Além disso ainda outras áreas associadas à Física teórica, como a Física estatística e a Teoria quântica de campos.
