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理論物理學，也稱理論物理（英語：Theoretical physics）通過為現實世界建立數學模型來試圖理解所有物理現象的運行機制。通過「物理理論」來條理化、解釋、預物理現象。[1]:9
理論物理家是專注於研究和發展理論模型以解釋自然現象的科學家。他們利用數學和理論構建模型，以深入理解宇宙的基本規律。這涉及多個領域，包括古典力學、相對論、量子力學、電磁學、熱力學等。
理論物理家的工作旨在提出理論框架，通過這些框架我們可以更好地理解和預測物理現象。這可能包括對粒子物理、宇宙學、凝聚體物理等各種尺度和領域的研究。他們的工作不僅推動了科學的進步，也在許多方面影響了技術和應用領域。 理論物理家是科學家中的一個特殊群體，他們致力於通過建立理論模型來解釋自然現象。這些模型通常基於數學表達式和概念框架，旨在描述物質、能量、空間和時間之間的關係。
在古典物理學領域，理論物理家可能專注於發展如牛頓力學的理論，描述宏觀物體的運動和交互作用。相對論的引入由愛因斯坦引領，改變了我們對高速運動和重力的理解。
量子力學是另一個關鍵領域，理論物理家通過提出量子理論來解釋微觀世界的行為，包括粒子的波粒二象性和不確定性原理。這領域的發展由諸如薛丁格、波耳和海森堡等人推動。
理論物理家也涉足電磁學，研究電場和磁場之間的關係，以及電磁波的傳播。馬克士威方程組為這一領域提供了深刻的理論基礎。
在20世紀，理論物理家對宇宙學的貢獻尤為顯著，通過相對論和宇宙學常數等概念，深化了我們對宇宙起源和演化的理解。
總體而言，理論物理家的工作影響了科學的方方面面，推動了技術的發展，並在許多實驗和觀測結果的解釋中發揮著關鍵作用。
理論物理學的歷史可以追溯到古代希臘時期，但真正的爆發是在近代科學革命期間。牛頓在17世紀提出了古典力學和萬有引力定律，為理論物理學奠定了基礎。隨後，19世紀見證了電磁理論的崛起，由馬克士威等人推動。
20世紀初，愛因斯坦的相對論顛覆了牛頓力學的觀念。同時，量子力學的發展由普朗克、波耳等人推動，為微觀世界的理解提供了新框架。
後來，量子場論、重力理論等的發展推動了理論物理學的深化。霍金等科學家在黑洞和宇宙學領域的貢獻也不可忽視。至今，理論物理學持續演變，試圖解釋自然界的各個方面。
理論物理學幾乎包括物理學所有分支的基本理論問題，如：
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