¿Los conceptos matemáticos utilizados en una teoría de la física son inevitables en el desarrollo de la teoría?

Estoy de acuerdo con la respuesta de Alfred. A menudo hay múltiples formas diferentes de describir matemáticamente la misma física subyacente.

Por ejemplo, la mecánica clásica tiene formulaciones newtoniana, lagrangiana y hamiltoniana, todas las cuales funcionan y todas tienen ventajas y desventajas en cualquier situación. Matemáticamente, se ven muy diferentes, pero probablemente dan los mismos resultados.

Otro ejemplo es la formulación integral de la mecánica cuántica y el concepto asociado de los diagramas de Feynman. Si bien son muy populares en el contexto de la teoría cuántica de campos, las integrales de ruta son solo una de las múltiples formas válidas de modelar la mecánica cuántica, como mencionó Alfred.

Entonces, si bien creo que algunas cosas eran bastante inevitables (o casi), como el álgebra, la trigonometría, las ecuaciones diferenciales, etc., otras cosas son solo el resultado de elecciones e ideas que las personas desarrollaron a lo largo de los años.

¡No, en absoluto!

La mecánica cuántica se desarrolló por primera vez de tres maneras diferentes antes de que las personas se dieran cuenta de que eran equivalentes, pero diferentes.

Muchos de los conceptos matemáticos que ahora se usan para explicar la mayor parte de la física probablemente se desarrollaron mucho después de las teorías mismas.

En toda la ciencia hay lo que me gusta pensar como un “viaje lleno de baches”.

Uno piensa en un problema y trata de resolverlo con la maquinaria a mano. Algunas veces esto es exitoso y otras no.

Ya sea porque no hemos tenido éxito o porque ‘podemos’ desarrollamos nuevas herramientas para ayudarnos a desarrollar nuestras teorías aún más; esta es a menudo la fuente de nuevas matemáticas en física.

Tomemos por ejemplo a Newton trabajando en sus problemas de geometría o gravitación o lo que sea. Él miraría su kit de herramientas matemáticas para ver si había herramientas para ayudar. Si estuvieran allí, los usaría. Si no lo fueran, tendría que hacer algunos;)

El cálculo, etc., provino de este tipo de búsqueda, pero incluso las matemáticas simbólicas derivaron de esta manera. Leer Newton, Huygens, etc., le mostrará lo difícil que es razonar sin las matemáticas simbólicas que ahora damos por sentado.