理論物理學家一般是如何創建一個新理論的？

01-05

對於一個物理新理論的建立，實驗數據佔有怎樣的地位？

沒有實驗數據支撐的理論不是物理理論, 是數學. 理論的建立也不是一蹴而就的.

下面簡單介紹1998年的諾貝爾化學獎的密度泛函理論是如何build from scratch的. 這雖然是諾貝爾化學獎, 但在凝聚態物理的計算中也有很重要的應用.

1897年J.J.Thomson發現了電子, 人們意識到金屬優良的傳導性質和其中存在相對自由的電子有關.
1900年Drude利用分子動理論的模型, 將金屬中的電子看作經典自由電子氣. 在這個模型中電子像剛性球, 不斷在較重的, 相對固定的正離子實之間碰撞. 這個圖像完全是經典的, 但它很好解釋了金屬良好的電導率以及其在室溫下的熱導率. 它還定性解釋了1853年發現的Wiedemann–Franz定律(實際上Drude高估了電子比熱, 低估了電子速度, 錯了兩次導致最終結果符合實驗). 但這個理論是有缺陷的, 它無法解釋(大大高估了)電子的比熱容, 也無法解釋電子的磁化率.
1928年Sommerfeld利用新發展的量子力學的理論, 在Drude模型的基礎上將金屬中的電子看作符合Fermi-Dirac統計的量子自由電子氣. 這個模型解釋了低溫下的電子比熱與電子的磁化率, 相對於Drude模型有很大改進. 但它將金屬看作自由電子完全忽略了相互作用, 無法解釋金屬和絕緣體的差別等問題.
同樣在1928年Bloch利用晶體中周期性, 通過對勢函數做Fourier分析從Schrodinger方程中得到了Bloch定理. 在這個定理的指導下, 30-40年代物理學家們考慮利用緊束縛近似等方法, 將一個原子附近的電子看作受該原子勢場的作用為主, 而其他原子勢場的作用看作微擾, 利用微擾論計算得到了能帶結構. 這個理論考慮了電子與原子核的相互作用, 成功解釋了導體, 半導體, 絕緣體的差別.
1964年的Hohenberg–Kohn定理指出多電子系統的基態能量僅僅是電子密度的泛函, 而電子密度只由三個空間坐標決定. 這大大簡化了多體問題的自由度. 1965年的Kohn–Sham方程給出了泛函的具體形式. 在這個方程的框架下, 結合其他一些近似, 利用自洽方法人們得以用計算機計算多體問題. 化學家們用這個方法求解分子的電子密度, 並且能給出令人滿意的結果.
1990年後這些演算法被進一步改進, 與實驗結果也符合得越來越好. 1998年Kohn就因為密度泛函理論被授予了諾貝爾化學獎.

我目前把現在這套系統性的理論命名為：有效碰撞

有效碰撞是交流的基礎，而建立起來的連接則是能量價值。

首先什麼是有效碰撞，有效碰撞就是在空白狀態下最簡單的兩個物體碰撞形成連接鍵的基礎。形成連接鍵也就是組合形成新的物質，這就是原始狀態下的邏輯基礎。

形成有效碰撞的條件：1.兩個碰撞的有效差別不大。2.有足夠的驅動性，相互引力。3.建立起的連接鍵足夠堅固。

滿足和形成這三點的條件就會形成不斷的碰撞，有效碰撞越多整個個體所體現的價值也就越大，而這三個條件也是建立的根本。這個理論是起點是簡單的而推論開就是一個可以說明商業邏輯的核心理論，這個理論可以解釋很多問題，我通過不斷的完善已經把這套理論完善到各個層面，雖然這是一套很土的理論，但我想他會很實用的用在許多企業的市場營銷策略中。

簡單介紹一下這套理論推論：有意識的智慧體反抗自然的混亂行為，以邏輯為基礎的排列組合形式形成個體會反抗自然界歸於混沌的混亂。也就是說邏輯會複製和增強排列組合的連接，讓邏輯性增強下去。簡單舉個例子：邏輯性是建立智能的基礎，只要建立起邏輯形態，那麼擁有意識的智慧體就會想要這種邏輯性排列繼續下去，現在我們可以看到的是方式是自我生存和繁衍。自我生存是自我邏輯性的增強存在下去，人類通過各種鬥爭和體制的完善建立了目前為止自我生存的最優法則，而繁衍則是對體內DNA的邏輯傳遞，也是一種深層次上的邏輯性增強，因為這樣可以讓我們的邏輯排列進行優化，建立更加完美的邏輯形式。邏輯也同樣滿足於此，對於種種的策略也是建立起來這樣一種邏輯形式，個體存在的價值核心也就是這種內在邏輯的碰撞不斷發生。

但是這套理論如何推廣呢？