理論物理学の概要と発展の歴史

理論物理学（りろんぶつりがく、英語: theoretical physics）とは、物理学の分野の一つであり、数学的なモデルや理論的仮定を基にして自然現象を説明し、さらに未知の現象を予測することを目指す学問である。実験や観察によって得られた既知の事実を体系化し、普遍的な法則を導き出すことを目的とする。

研究手法と計算物理学

伝統的な理論物理学の研究では、紙と鉛筆を用いた数式による解析が主な手段として用いられてきた。しかし、現代においてはコンピュータの発達に伴い、数値シミュレーションや数値解析、物理シミュレーションといった計算機を用いたアプローチが不可欠となっている。

こうした計算機を活用する分野は計算物理学と呼ばれ、通常は理論物理学の一部に含まれることが多い。一方で、理論と実験に並ぶ「第三の分野」として計算物理学を独立して捉える見解も存在する。

実験物理学との分化の歴史

物理学が「理論物理学」と「実験物理学」に明確に分化するようになった背景には、19世紀後半から20世紀初頭にかけての物理学の急速な発展がある。

それ以前の時代においては、一人の研究者が実験と理論の両方を十分に網羅することが可能であった。しかし、学問の急速な進展に伴い物理学の領域は巨大化・複雑化し、一人の人間が全体を把握することは極めて困難になった。さらに、高度な理論的考察に必要な数学的手法や既存の物理理論の量も膨大なものとなり、その習得には長年の学習が必要とされるようになった。この状況の変化により、研究者はそれぞれの専門分野に分かれて研究を推進する体制をとるようになった。

このような専門分化を象徴する例として、ソビエト連邦の物理学者レフ・ランダウが、自国の物理学者志望の学生に対して課した「理論ミニマム（最低限の知識）」と呼ばれる厳格な試験・教程制度が挙げられる。