物理学の理論とは？

質問

• 物理学では理論と実験、観測を行い実験結果が正しければその理論が正しいとされると思います。
• 量子物理学では、観測ができないため仮説と結果だけで実際の現象を観測することができません。
• 理論と解釈は異なるものであり、専門家や詳しい方は何を求めて研究や勉強をしているのか気になります。

回答No.5

jaspachate

No.2 です。
＞専門家の皆様は理論であろうと、解釈であろうと、それが矛盾無く成立していれば問題は無いとして扱っているとの事でしょうか？。
その通りですが、解釈というのは客観性に裏打ちされていてさえ本来主観的なものなので、時に誤ります。あくまでも無矛盾性と自然との整合性が物理学では必要とされます。自然界を説明できるかわかっていないものは作業仮説や未検証の理論モデルと呼ばれます。

＞また、物理イメージがまったく違う理論でも理論間には何か大きな関連性があるのではと考えられているのですか？。
同じ自然現象を説明するために全く異なる概念に基づく理論があってどちらも矛盾なく全てを説明するのであれば、その二つには深い関連もしくは同等性があるものと考えられます。行列力学と波動力学はその典型的な例です。全く同じ自然現象ではなくとも、互いに関連性のある事象に対してそれぞれに異なる理論ができたときにはそれらの関連性が追求されます。そのもっとも目覚しい例が近年著しく発展している複雑性の科学で、相互作用が全く異なる多粒子系、多物体系あるいは多様なネットワーク系における異なる理論が統合的に研究されています。その結果、伝統的な分野でも新たな研究手法が取り入れられ新しい切り口が拓かれてきています。

最後に、一番肝腎なことを言ってなかったので補足しておきます。
物理学理論の検証では無矛盾性や既に知られている事象の説明以外に、知られていない事象の予言性が求められます。仮に知られたことの説明だけを求めるのであれば、パラメータをたくさん導入して級数展開によって近似し続けることができるからです。そのような典型的な例はプトレマイオスの天体運動の説明や、古代の天体運行の予測(予言)があり、数世紀以上の予測を行うことが出来ます。しかしこのような方法論は常に近似計算がどこかで破綻する可能性を秘めており、満足できるものではありません。このようなものはパターンによって分別してゆくような分類学的なものであり、これこそがいわばつじつま合わせであると言っても過言ではないでしょう。現代では作業仮説として用いることはありますがそれ以上のものではありません。
アインシュタインは相対性理論によって「エーテル」という作業仮説を無用の物にしましたが、量子力学に対しては「隠れたパラメータ」を持ち込んで決定論的な自然観にこだわりました。しかし現代では「隠れたパラメータ」こそが無用の長物であることがわかっています。そのアインシュタインでも一般相対性理論によって少数の公理体系から重力と空間の幾何学を説明し、当時知られていなかった空間のゆがみを予言してみごとな成功を収めたのは良く知られているところです。
このように物理学理論では予言性の有無が検証の大きな柱となっています。量子力学ももちろん非常に多くの予言を行い全て正しいことが検証されています。逆に予言できない領域ー例えば極微の素粒子の世界や重力との統合などーの存在によって新しい、より包括的な理論の構築が研究されています。

補足

補足頂き有難う御座います。

＞自然界を説明できるかわかっていないものは作業仮説や未検証の理論モデルと呼ばれます。

この様な物は理論ではなく、作業仮説や未検証の理論モデルとして扱われているのですね。良く解りました。

＞物理学理論の検証では無矛盾性や既に知られている事象の説明以外に、知られていない事象の予言性が求められます。

ある理論があり、正しいならば、今はまだ確認されていないが、ある現象や物質の存在などが必然的に予測され、それが実証されれば理論の正しさがより証明できるという事でしょうか？。

補足と言うより確認なのですが宜しくお願いいたします。