什么是理论物理

众所周知，物理学由两个学科组成：实验物理和理论物理。我们已知的大量
物理定律可以由为数不多的最一般规律推演出来。这样的推演和建立最一般规
律都需要各自的方法，因此形成了一个特别的学科——理论物理学。

    理论物理利用数学方法获得自己的结果，这些结果与实验结果没有什么差
别。当然，最一般规律的建立只能以实验为基础，甚至从一般规律中获取结果也
需要对现象的预先实验研究，没有这样的实验研究，就无法判断大量结果中哪些
是重要的，哪些是可以忽略的。在得到计算重要结果的方程之后，理论物理的任
务其实就完成了。进一步应用这些方程于具体对象属于数学问题，由称为数学物
理的一个数学分支来研究。

    理论物理的目标是建立物理定律，即建立物理量之间的关系。确定物理量具
体数值一般不属于理论物理的任务，实验处理这些问题相对比较容易，在绝大多
数情况下没有必要重复类似的计算，这些计算需要花费大量时间和人力。当然，
用理论可以直接算出数值的简单情况除外。

    必须指出，由于理论物理的任务是建立刻画给定现象的物理量之间的联系，
因此只有在自然界确实存在这种联系时，才能建立理论。但是，经常是我们感兴
趣的物理量之间毫无关系，在不同的自然现象中它们有完全不同的关系。因此，
缺乏某个现象的理论并不意味着它无法理解。在这种情况下从最一般规律无法
推演得出规律性结论，但是在其它情况下却可以得到。

    理论物理的重要作用在于近似分析。首先，所有精确的规律都是近似的，尽
管在绝大多数情况下这种近似程度是非常高的，而且也没有对物理规律绝对精
确的要求。如果事先确定了某个现象的研究范围，给出的规律满足精度要求就可
以了。因此，尽管我们知道它不是绝对精确的，而且我们也知道有更加精确的相
对论力学，我们仍然使用牛顿力学来研究运动。

    在理论物理中与精确理论并存着一些早被证实不太精确的理论（通常称为
经典理论），这是因为它们对于现象的特定研究范围还有应用价值。任何逻辑上
封闭的理论都在一定精度范围内被实验证实，永远不会失去其价值，是更精确理
论在特殊情况下成立的近似结果。当然，这不包括那些存在内在矛盾的理论，它
们的价值在于记录理论物理发展的一个阶段。

    近似在通常的物理理论中有重要的意义，在从一般规律推演具体规律过程
中其作用也不小。考虑非重要事实的过于精确的计算不仅会使计算结果毫无价
值地复杂化，而且还会导致无法研究得到现象的规律。事实上，近似研究不仅可
以显现规律的具体形式，而且还可以发现刻画现象的物理量之间的函数关系，在
给定精度之外这些物理量的关系可能是任意的。 

    确定对研究现象的近似程度在理论研究中是非常重要的。最严重的错误是，
采用非常精确的理论并详细计算所有的细节修正，同时却忽略了非常重要的物
理量。