什麼是理論物理和實驗物理，它們的區別是什麼？

01-04

謝邀：）

利益相關：做實驗的

「理論學家費紙，實驗學家費電，理論實驗物理學家費米」——這是一個奪么妙的段子啊233

零，前言

問題是「什麼是理論物理和實驗物理，它們的區別是什麼？」前面是定義問題，後面既然都說到區別了也會說說它們之間的關係。我答的也許並不完全嚴謹，會有一些自己的想法和理解。

一，什麼是物理學

wiki說

物理學探索分析大自然所發生的現象，以了解其規則。

總結得奪好啊，物理學的目的就是了解大自然的規則，手段則是分析大自然所發生的現象。我覺得這多少可以解釋理論和實驗的分工，理論學家是最終達到了解規則的人，實驗學家是分析現象的人。當然後面我們將看到苦哈哈的實驗學家們不止要分析現象，也不是每個理論學家用一根筆一張紙就能揭示自然的規律的。

二，什麼是理論物理

wiki對理論物理的定義：

理論物理學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、預言物理現象。

所以理論物理要做的就是把自然規律用數學模型（可以理解為公式）的形式展示出來。具體來說理論學家做的事可以列舉為

[有未解釋的現象]從現象中總結規律
[有未解釋的現象基本理論]根據現象修正現有理論，或推翻現有理論建立新理論
[有基本理論]從基本理論出發，預言可能發生的現象
[有未解釋的現象基本理論]從基本理論出發，解釋現象
建立最簡單，最基本的理論體系

三，什麼是實驗物理

wiki對實驗物理的定義：

實驗物理學是直接觀察物理現象，以獲取關於宇宙中從大到小各種資料的學科分類。

所以實驗物理要做的就是觀察物理現象，收集並解釋所得到的數據資料。具體來說實驗學家做的事可以列舉為

收集測量記錄現象（以備理論學家使用（劃掉
用實驗創造可以檢驗理論的現象（以備理論學家使用（劃掉
將數據解釋為可以理解的物理現象（以備理論學家使用（劃掉
創造觀察紀錄「反常」新現象（以備理論學家使用（劃掉

四，物理學研究的方法（理論和實驗所扮演的角色）

這裡說的只是一個泛泛的方法和思路，並不是說所有物理研究都必須遵從這樣的過程。

簡單說，一個物理理論的發展，往往先是遇到一個現有理論解釋不了的現象→總結規律→得到解釋現象的理論（唯象）→結合現有理論進行修正→發展為更基本的理論體系→用新的現象驗證理論。我認為這是一個非常自然的邏輯。

我畫了一個示意圖來顯示這個過程：

現在我們看看理論學家和實驗學家在其中所扮演的角色：

實驗：收集自然現象或設計實驗創造現象
實驗：測量數據，並將數據轉化為有物理含義的結果
理論：總結歸納
理論：用數學模型描述解釋實驗結果
理論：檢驗和現有理論的兼容性，修正現有理論
理論：得到更基本的理論體系
理論：用創建的理論預測應該發生的現象
實驗：設計實驗驗證是否會發生理論預測的現象

可以看出理論和實驗是互相依賴的。如果沒有理論，實驗結果是膚淺的；如果沒有實驗，理論則是和不知正確性的想像。

五，栗子

上面說的比較抽象，下面我用兩個例子來說明（寫完我才覺得這兩個例子怪怪的……）

庫倫定律

實驗：人類意識到有「電」現象

實驗：觀察到靜電力的現象（摩擦生電，同性相斥異性相吸等）

理論：發現靜電力的行為和萬有引力相似（均勻帶電球殼內部感受不到靜電力作用）

理論：猜測靜電力數學描述也是平方反比形式

實驗：槓桿實驗驗證

理論：總結多種電磁理論得到理論體系「麥克斯韋電磁理論」

中微子的發現

實驗：β衰變四動量守恆不符合

理論：假設有一種現在不知道的粒子產生

理論：預測β衰變產物和質子反應會產生檢測到相關的三束gamma

實驗：實驗證實以上預測

理論：完善基本模型

六，其他

理論和實驗在同一個人身上是不互斥的，比如費米。
在物理學不同領域中，理論和實驗的分工深度非常不同。
既然用中微子做的例子，用這張世界奇妙物語的截圖作為結尾吧：）

http://www.zhihu.com/question/27154220/answer/38231119

This imagining process is so difficult that there is a division of labor
in physics: there are theoretical physicists who imagine, deduce, and guess at new
laws, but do not experiment; and then there are experimental physicists who experiment,
imagine, deduce, and guess.

—— The Feynman Lectures on Physics, Volume 1, Chapter 1 Atoms in Motion

謝邀。

如何劃分實驗和理論物理學家？ - nanhu 的回答

一個動腦，一個動手。

Sheldon和Leonard的區別。

一個編故事，一個湊數據

理論物理是控制了影響因素的一種理想情況而實驗物理是存在各種不確定影響因素的理論物理是實驗物理的某種極限狀態

YY和打灰機的區別？

我認為理論物理學和實驗物理學，應該分別代表了現代物理科學中的兩大傳統，即古希臘科學中的畢達哥拉斯-柏拉圖數學傳統和新實驗主義（也叫培根科學）中的實驗傳統。

現在的物理科學（與生命科學相對的），在古希臘時代便已經有專家系統研究的，主要有五種：天文學、力學（阿基米德靜力學）、光學、數學和和聲學。這五種科學相互聯繫，其中更以數學，或者說幾何學，為古老和基礎。

例如，以數學的角度來看，天文學研究的是空間當中特定的位置，和聲學研究的是比例，光學即幾何光學，而靜力學中的概念、圖點、辭彙等也都是幾何意義上的，也就是仿照幾何學的方法來做力學研究。

換句話說，古希臘時期的科學即是代表里理性和幾何的數學化的科學，這裡背後隱藏的是畢達哥拉斯-柏拉圖對「數」以及「廣義上的數學」（即與物打交道的方式）的理解。並且這種數學化的表達，或者說是「以數學化方式來揭示上帝的信息和秘密」的觀點，在16，17世紀經過「赫爾墨斯運動」，以及當時形成的新柏拉圖主義、劍橋柏拉圖主義對科學革命時期的科學家以及他們對待科學的方式都產生了非常巨大的影響。

對概念的理解「以太」、「燃素」、「超距作用」等，都和亞里士多主義和原子論之間有著很深的關係例如開普勒就是一個堅定的赫爾墨斯主義者（新柏拉圖主義者），行星運動三定律的得出和他的新柏拉圖主義傾向有著很大的關係；而牛頓所在的劍橋大學正是著名的劍橋柏拉圖主義的所在，而他的《自然哲學的數學原理》也是最典型的物理科學的數學化表達。

此外，我們其實可以說，在古希臘時期是沒有現代意義上的實驗概念的。從這個角度來說，儘管亞里士多德重視觀察、實驗，並且重視程度絲毫不弱於培根，但他所強調和重視的實驗更多的是對日常現象的觀察，因而與其說是「實驗」，倒不如說是「經驗」更加貼切一些，和培根所強調的實驗之間是有著本質區別的。對亞里士多德而言，實驗的目的主要有兩個：

（1）已經獲得的知識，通過新的手段去確認它；

（2）為理論服務。已經有的理論，提出的具體問題，提出實驗去解答、檢驗或者確認，給出答案。很多後世的實驗，例如稜鏡實驗，對摺射的研究等，其實都能在古希臘或中世紀時都能找到源頭。

然而，重點在於，就像我上面說的，和現代意義上的實驗不同的，古希臘時期的所謂「實驗」，稱之為「經驗」其實更加確切。而現代科學真正意義上的實驗傳統是從培根的新實驗主義運動開始的。

新實驗主義對實驗的理解，在上面的兩點之上還包含了第三點：

（3）根據已有的資料，提出新的理論。亦即要用實驗去幫助我們觀察，可能是以前從來都沒有觀察過的新的現象；甚至是在「不存在的」條件（例如真空，無摩擦力的斜面等）下，大自然是如何運行的。

因而科學史家亞歷山大·科瓦雷和赫伯特·巴特菲爾德認為，儘管在培根及其後時期的科學中其實並沒有特別多的突破性的現象被觀察和發現，但這是一個非常重要的時期，因為從培根開始，科學家們是在「用新眼光」去看待「舊事物」，因而有了非常多新的內容發現，我們開始有了伽利略的「思想實驗」，逐漸有了體系化的科學，實驗也開始為我們建立新的理論來服務。

當然，新、舊實驗觀之間的轉變並不是一個突兀的過程，其二者甚至有過很長一段時間的共存。而當我們從這個角度來對一些人物及其觀點進行分析時，會非常清晰地發現新、舊實驗主義之間的區別。

例如牛頓在他的另一偉大著作《光學》中有選擇地引用了很多光學實驗；而他同時代的另一著名科學家羅伯特·波義耳，在他的著作《顏色實驗史》中也引用了牛頓所運用的光學實驗。但二者對實驗的理解卻是完全不同的。牛頓始終在嘗試利用實驗來構建體系，並且在他的很多對理論和實驗的思考中已經具備了U-D問題和迪昂-奎因問題的雛形；而羅伯特·波義耳卻認為所有假說都是杜撰的，他聲稱自己只提出問題，絕不構建假說。

再例如胡克，雖然在光學實驗發現了著名的牛頓環，但是他卻拒絕承認牛頓對理論體系的構建，認為這些現象並不足以構建理論，而他只想為大家進一步理解光和顏色積累更多的可靠的資料——就如同古希臘以及中世紀時期的天文學家那樣。

此外，就新、舊實驗主義之間的區別而言，實驗觀只是其中一種，對自然的干預、實驗儀器等都是其主要特徵，並且這些區別直接或間接地成為科學逐漸體系化並和哲學分離的原因。

總結說來，物理科學的數學化和實驗化的特徵其實曾經是長期分離的，例如培根本人便極其厭惡數學。但這種分離在牛頓手中結束了，他實質上將數學化和實驗化融合在一起，因而儘管在現代我們有所謂理論物理和實驗物理之分，但是實際上理論物理不能脫離觀察、實驗而單獨存在，而實驗物理中也有著對假說的建構，只是各有側重而已，就如同牛頓手中代表數學化的《原理》，和代表著實驗化的《光學》。

更深層次的，例如數學化的本質，畢達哥拉斯-柏拉圖傳統，赫爾墨斯運動，原子論逐漸發展為微粒說的過程，新實驗主義運動，形而上學如何作為范導性而非構成性的因素在科學中起作用，並且中間的空白是如何被填滿的，以及科學革命等內容，如果有興趣可以參看托馬斯·庫恩所著的《科學革命的結構》和《必要的張力——科學的傳統和變革論文選》。

笛卡爾也有自己的理論物理，可惜他不知道力是有方向的，連動量守恆都搞錯，這是理論物理的一個例子

cavendish在鍊金術的基礎上做化學實驗，準確測出水是H2O，這是一個實驗例子

Faraday只做實驗，太出名了

理論物理學家提出猜想，實驗物理學家跟在屁股後面做實驗證明……

一個是愛因斯坦，一個是牛頓。

寫書和拍電影的區別嗎。。。

理論物理和實驗物理雖然有區別，但很難定義一個人是理論物理學家還是實驗物理學家，因為這兩點是分不開的，理論是實驗的基礎而實驗是檢驗理論的唯一標準，本人物理專業學生，目前在做的項目主要是用物理只是來研究gene expression，嚴格意義上屬於理論吧，至於我們每天都干點什麼，簡單來說就是先自己給自己一個問題或者假設，然後用計算來驗證這個問題有沒有意義或者假設成不成立，如果不成立那麼你這個假設就是個bullshit然後你就白乾了，如果得出結論是成立的，那麼也只是理論成立，這時候就需要一些更專註於實驗的物理學家的合作，來built一個實驗來檢測你的理論在實驗上是否可行，如果發現實驗不可行，好吧那說明這個假設還是個bullshit你又白乾了，如果實驗證明可行，那麼恭喜你你可以發表一篇論文來裝一下逼，但當你發表以後很可能又被一堆大神說是bullshit。

謝耳朵和萊納德。

一個給學生留下公式，一個給老師留下實驗

物理學專業的我來簡單回答下，樓上姐們的答案太誠意了。其實在解決這種劃分類問題的時候，回到原始狀態就很容易得到答案。物理學最初的名字想必很多人都清楚：自然哲學的數學原理，好了，答案出來了：1，自然，你需要親身體會與操作。2，數學，你需要計算和思考。

發展一下前者就是實驗，後者是理論。至於二者關係類似於這樣：實驗哲學的理論原理的實驗哲學的理論原理的實驗哲學。。。。。

我就用比薩邪塔的實驗舉例子吧。關於重量不同仍然加速度是否一樣的結論，理論物理學家會用「重量不同的兩個球用繩子栓在一起往下扔會怎麼樣」這種設想提出悖論然後得出重力加速度應該一致的結論，實驗物理學則會聽說或者想到這種悖論之後實際測量一下實驗一下再得出結論