¿En qué basan los físicos teóricos sus teorías? ¿Es solo especulación?

Ciertamente, no es solo la especulación la que forma la base de la física teórica. Einstein no estaba simplemente especulando cuando llegó a su teoría de la relatividad, sino después de años y años de duro trabajo y tiempo dedicado a pensar en lo que el mundo sabía sobre la gravedad, el espacio y el tiempo. Sus pensamientos se basaban en una comprensión profunda de las teorías físicas que dominaban el campo en su día y que gozaban de mucho éxito empíricamente. No solo estaba adivinando. Lo mismo ocurre con casi todos los avances realizados en la física teórica: los físicos especulan sobre la base de una comprensión firme de la evidencia revelada por la ciencia del día, piensan profundamente en las conexiones que subyacen y unen campos de pensamiento aparentemente dispares para determinar una estructura más profunda, para comprender mejor el universo físico que habitamos. A veces, los físicos elaboran teorías con poca motivación, pero los grandes avances, como he dicho, nunca se hacen de esta manera (no puedo pensar en un solo ejemplo), que yo sepa.

Entonces, la forma en que esto funciona es que comienzas con una pregunta. “Cuando hago este experimento, tal y tal sucede. ¿Es por culpa de bla?” o “¿Puede haber un material con esta simetría?” o “¿qué pasaría si la luz viajara a la misma velocidad en todos los marcos de referencia?” Luego, utiliza otras teorías establecidas (con verificación experimental) y deriva matemáticamente consecuencias. Si ha hecho bien su trabajo, esas consecuencias son herméticas y, con suerte, comparar las predicciones resultantes que hizo con la realidad le permitirá descartar su idea. Y si no puedes tirarlo, publicas.

Por lo tanto, puede haber un poco de especulación involucrada en la parte “qué pasaría si …”. Pero todo lo que sigue es tan lógicamente necesario y cuantitativo como sea posible. Idealmente, debería ser lo suficientemente correcto como para poder concluir con seguridad que su idea era incorrecta si no se ajustaba al conocimiento existente, por lo que las matemáticas deberían ser muy sólidas. E idealmente podrá hacer una predicción que aún no se ha probado.

Las teorías en física se basan principalmente en la teoría. Dicho esto, tenemos un conjunto de conceptos teóricos fundamentales (más sobre esto más adelante). Una vez que se establece este conjunto, puede derivar soluciones a problemas más especializados. Al igual que cuando supone que el aire consiste en átomos e interactúan de cierta manera, puede derivar toda la termodinámica y toda la mecánica de fluidos a partir de esto usando matemáticas “solo”.

Entonces, ¿cómo llegamos a las teorías más fundamentales? Primero son una hipótesis. Esto podría verse como “especulación”. Sin embargo, esas hipótesis se basarán en observaciones y se probarán. Tan pronto como una teoría que se deriva rigurosamente de las teorías fundamentales predice algo que es contradicho por un experimento, la teoría deja de ser válida.

Déjame preguntarte esto: ¿crees que el sol saldrá mañana? ¿Por qué piensas eso? ¿Solo estás especulando?
Los físicos piensan que usan causa y efecto analizados y evidencia.