Wat is het verschil tussen wiskundige fysica en theoretische fysica?

Gilles, 17 jaar
22 januari 2012

Zijn dit 2 verschillende gebieden of hoe zit dit nou? Ik denk dat het zeer dicht bij elkaar hoort die 2. Maar waar zit het verschil?

Dank bij voorbaat.

Antwoord

Beste Gilles,
Eigenlijk is wiskundige fysica een deelgebied van theoretische fysica, die zelf een deelgebied is van de fysica. Laat me dit even uitleggen vanuit het standpunt van het onderzoek in de fysica.

Onderzoek in de fysica - zoals in andere exacte wetenschappen - verloopt in drie fasen
1) Experimenteren, waarnemen, feiten vergaren
2) die gegevens analyseren, proberen er een structuur in te ontdekken en hierop een theorie te bouwen of te verbeteren. Hier komt een grote dosis intuïtie en verbeelding kijken.
3) vanuit die analyse voorspellingen maken die testbaar zijn en nieuwe experimenten plannen.

In die tweede fase wordt vaak aangeleund bij de wetenschap bij uitstek die logische structuren bestudeert: de wiskunde. Welteverstaan de échte wiskunde en niet haar schools aspect met de rekenregeltjes. Men zou wiskunde kunnen kenmerken als "georganiseerde verbeelding" Want de wiskundige, in zijn onderzoek, heeft die verbeelding hard nodig om nieuwe structuren te ontdekken en vermoedens over hun eigenschappen te formuleren. Slechts daarna komt het harde werk voor die vermoedens ook een rigoureus bewijs te vinden.

Het blijkt nu dat wiskunde een "onbegrijpelijke efficiëntie" bezit om structuren te leveren die toelaten vruchtbare fysische theorieen te ontdekken, wat de taak is van de theoretische fysica.
Zo vond Einstein, die problemen van de gravitatie tussen hemellichamen bestudeerde een geëigende structuur in de meetkunde met vier (of meer) dimensies, ontdekt en uitgewerkt door Riemann. De atoomspectroscopie - een ander voorbeeld - is ondenkbaar zonder de groepentheorie.

Kloppen de voorspellingen van een theorie niet met het experiment dan kan dat liggen aan twee soorten oorzaken:
1) de premissen van de theorie waren verkeerd
2) de wiskundige redeneringen waren fout. Omdat de theoreet vaak voortbouwt op wiskundige vermoedens - de structuur die hij gebruikt is nog in volle ontwikkeling bv. - komt dit vaker voor.

De wiskundige natuurkundige aanziet het als zijn taak die wiskundige kant te verstevigen en een streng bewijs te brengen voor elke bewering. Vaak komt men zo vanuit het dieper begrip van de wiskundige structuur tot nieuwe inzichten in de fysica.

Dit betrof het onderzoek. Bij het onderwijs brengt men onder de titel wiskunduge fysica de wiskundige structuren die gemeenschappelijk zijn aan een aantal gebieden van de fysica.
Zo zal een college wiskundige fysica b.v. gewone en partiële differentiaalvergelijkingen brengen, lineaire algebra, Fourier en Laplacetransformaties omdat men die gebruikt in akoestiek, optica, mechanica, kwantummechanica, hydrodynamica, enz .De colleges theoretische fysica kunnen zich dan concentreren op de theorie van die verschillende gebieden.


Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Beantwoord door

Prof. Frans Cerulus

fysica, speciaal klassieke theoretische mechanica, electromagnetisme, quantummechanica, geschiedenis van de fysica .

Katholieke Universiteit Leuven
Oude Markt 13 3000 Leuven
https://www.kuleuven.be/

Zoek andere vragen

© 2008-2021
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen