为什么物理专业中专门有个理论物理？原子物理这种方向的就不会再分理论和实验了吗？
我们得先理清楚几个概念：
物理学（Physics）：总的目标是理解宇宙运行的根本规律。
理论物理（Theoretical Physics）：通过数学模型、逻辑推理和抽象思维来描述、解释和预测自然现象。它不直接进行实验操作，而是利用已有实验数据来构建理论，或者提出新的理论供实验验证。
实验物理（Experimental Physics）：通过设计和进行各种实验来观测、测量自然现象，并收集数据来验证或否定理论。
分支学科（Subfields）：物理学根据研究对象的尺度、性质和现象被划分为许多分支，比如经典力学、电磁学、热力学、原子物理、核物理、粒子物理、凝聚态物理、天体物理等等。
为什么物理专业中专门有个“理论物理”？
理论物理之所以作为一个独立的领域存在，有几个关键原因：
1. 研究对象的抽象性与宏观性： 理论物理往往研究的是宇宙最基础的构成单元、最普遍的规律，以及那些难以直接通过现有技术进行精密实验观测的现象。例如：
量子力学和相对论的诞生： 这些革命性的理论，特别是爱因斯坦的相对论，是纯粹的数学推导和思想实验的产物，其验证往往需要极端条件或高精度的测量，而理论家则在概念层面就完成了框架的构建。
宇宙学和粒子物理的早期： 在探测基本粒子和研究宇宙的早期，理论家们（如狄拉克、费曼、盖尔曼）通过数学推导预言了许多新粒子（如反物质、夸克）和现象，这些预言后来被实验一一证实。
量子场论的深刻性： 现代粒子物理的标准模型，其背后是复杂的量子场论。理解和发展这些理论需要深厚的数学功底和抽象思维能力，是实验物理学家难以独自承担的。
引力理论与弦理论： 广义相对论的数学结构极其复杂，而试图统一量子力学和广义相对论的弦理论、M理论更是高度抽象，目前还缺乏直接的实验证据，完全属于理论物理的范畴。
2. 研究方法的独特性： 理论物理的方法论高度依赖数学工具和逻辑推理。理论物理学家扮演着“建筑师”的角色，他们使用数学作为砖瓦，通过严谨的逻辑推导来搭建描述物理世界的理论大厦。这包括：
数学建模： 将物理问题转化为数学方程。
解析解与数值解： 寻找方程的精确解或近似解。
概念框架的构建： 提出全新的概念来解释观察到的现象。
佯谬与思想实验： 通过逻辑分析发现现有理论的不足，或构思思想实验来探索物理规律。
3. 历史发展与学科划分： 物理学发展的过程中，自然而然地出现了需要高度抽象和数学推导才能进行的思考。当这些思考独立成一个研究方向，并且其方法论与直接的实验操作相去甚远时，为了方便学术交流、研究组织和人才培养，将其划分为“理论物理”就显得顺理成章。这种划分也有助于不同背景的研究者专注于各自擅长的领域，并最终通过合作来推动整个学科的发展。
原子物理这种方向的就不会再分理论和实验了吗？
并非如此。 原子物理、核物理、凝聚态物理、光学、声学等等所有分支，实际上都存在理论和实验的划分。区别在于，“理论物理”作为一个大的专业方向，其“理论”的内涵和外延，通常指的是那些更基础、更普适、更侧重于构建全新框架的理论工作，而不是某个特定领域的理论应用。
我们来详细解释一下：
原子物理中的“理论”：
研究内容： 原子物理主要研究原子的结构、性质、光谱、原子与电磁场的相互作用（如激光与原子）、原子能级跃迁、原子光谱的精细结构等。
理论部分： 原子物理的理论工作者会利用量子力学、量子电动力学等基础理论来：
计算原子能级： 精确计算各种原子或离子的能级，这是理解其光谱性质的基础。例如，使用薛定谔方程或更高级的方法（如相对论量子力学、量子电动力学）来计算氢原子、氦原子以及更复杂的原子体系的能级。
计算跃迁概率： 预测原子在吸收或发射光子时的概率，这直接对应着光谱线的强度。
研究原子光谱的精细结构和超精细结构： 考虑自旋轨道耦合、核自旋等效应，对能级进行更精确的计算，解释光谱的复杂性。
发展原子相干性理论： 研究原子在激光等外部场作用下的量子相干现象，为量子信息、精密测量等应用奠定理论基础。
原子碰撞理论： 研究原子与原子、原子与电子、原子与光子碰撞的过程，计算散射截面等。
与“理论物理”的区别： 原子物理的理论工作虽然也使用数学和抽象思维，但其理论基础是已经建立的、更基础的物理学理论（如量子力学），并且研究对象是具体的原子体系，其目标往往是为了解释具体的实验现象或指导实验设计。它不像“理论物理”那个大方向，可能要去构建量子力学或相对论这样全新的、普适性更强的理论框架。
其他分支也是如此：
核物理： 理论核物理学家会用量子色动力学（QCD）等描述核子内部结构，用集体模型、壳模型等来描述原子核的结构和性质，预测核反应截面、核衰变模式等。
凝聚态物理： 理论凝聚态物理学家会用量子力学、统计力学、量子场论等来研究固体、液体等物质的宏观和微观性质，如电子能带结构、超导机制、磁性现象、拓扑物态等。
粒子物理： 理论粒子物理学家致力于构建和完善描述基本粒子及其相互作用（如标准模型）的理论，探索超出标准模型的新物理，如超对称、额外维度等。
为什么存在这种“理论”与“实验”的专业划分，即使是在分支学科内部？
1. 技能和专长需求不同：
理论物理学家： 需要极高的数学素养、抽象思维能力，善于逻辑推理和建模。他们可能不擅长或没有机会进行精密的实验操作。
实验物理学家： 需要扎实的实验技能、仪器操作能力、数据分析能力，对实验细节和误差控制有敏锐的洞察力。他们可能对抽象的数学推导不是最擅长。
2. 研究过程的侧重点不同：
理论工作： 往往是“从抽象到具体”，从基本原理出发，推导出可以与实验对比的预测。
实验工作： 往往是“从具体到抽象”，通过精确测量来验证或启发更深层次的理论。
3. 学术研究的组织与交流： 明确的理论和实验分组，有助于研究人员找到志同道合的合作者，参加相应的学术会议，发表在相应的期刊上。
4. 人才培养模式： 大学和研究机构在培养学生时，也会根据理论和实验的不同需求，设计相应的课程体系和研究训练。
总结一下：
“理论物理”作为一个大的专业方向，指的是那些旨在揭示宇宙最根本、最普适的规律，并通过高度抽象的数学和逻辑框架来描述和预测自然界最深层运作机制的研究。它的“理论”性质是开创性的、基础性的、全局性的。
而原子物理、核物理、凝聚态物理等分支学科内部的“理论”工作，则是基于已有的、更基础的物理学理论（如量子力学、相对论），去研究特定领域（如原子、原子核、固态物质）的结构、性质和相互作用，并提出可供实验验证的预测或解释。 这种“理论”更侧重于应用、计算和特定领域的模型构建。
可以说，所有物理分支都有“理论”和“实验”的维度，但“理论物理”这个名称，特指了物理学中最具思辨性、最依赖数学推演、最追求普适性规律的那一部分研究。它就像是物理学皇冠上最耀眼的宝石，需要最深厚的理论功底来打磨，而这些宝石的光芒，最终又会由无数实验的火花来照亮和验证。
网友意见
回应一下另外一个答案的质疑：
我提到：
像原子分子物理，凝聚态物理这些方向发展迅速，研究人员数量巨大，几乎占了整个物理学界研究人数的90%，尤其是凝聚态物理，占了一半以上。
“这些方向”的意思是排除掉我上一段说理论物理的情况，排除掉理论物理，剩下的占了90%，有问题吗？阅读能仔细点吗？没有看到那个“像”和“这些”吗？
我们暂且不论冷原子理论是不是理论物理，原因在我的下文已经说了，作为一个交叉领域，很难区分出方向。举个例子吧，北大的檀时钠老师的简历介绍：
檀时钠教授本科毕业于清华大学物理系，先后取得中科院理论物理所硕士和美国芝加哥大学物理博士学位。曾任华盛顿大学核理论研究所博士后、耶鲁大学物理系博士后。现为美国佐治亚理工大学教授。他的主要研究方向为超冷原子分子体系中的量子多体与少体问题。
质疑我不是学理论物理的，哈哈哈哈，原本是要专业认证的，上个月也收到了知乎私信认证邀请。但我不准备常刷知乎和答题，偶尔吧，所以已经没有必要认证了。要我把学生证拿出来吗，哈哈。
好吧，是我认真了。
回到话题，没有人可以严格规定研究哪些理论就是理论物理专业的，研究另外方向理论的就不是理论物理，我想还是取决于人的主观意志。正如那句著名的话：
什么是物理学，物理学家研究的就是物理学。
北大ICQM划分的凝聚态理论，也就是说，超冷原子气体理论这块被划分在了凝聚态理论领域
北师大划分的理论物理，甚至涵盖了一部分的凝聚态理论。
本来知乎就是交流的平台，没有必要那么多戾气。反对就反对嘛，没必要扒资料。
做科研都够忙的了，撸论文了，不再回应评论和回复了。
原回答：
这个是个很好的问题，这其实反映出了物理学研究的现状，而不是物理学的本身、从物理学的本身来说就是实验对应着理论，理论物理对应着只是实验物理。但是按照中国的学科分法，这个分类主要是按照物理学当今研究趋势来划分的。物理学一级学科下分了以下八个子学科：
0702 物理学
070201 理论物理
070202 粒子物理与原子核物理
070203 原子与分子物理
070204 等离子体物理
070205 凝聚态物理
070206 声学
070207 光学
070208 无线电物理
我们理解的理论物理，指的就是相对论，量子力学，量子场论，甚至超对称，超弦理论这些，这些理论更多的指的是构建形式理论，构建这样的一个形式理论是非常难的，往往数年甚至几十年才出来一个，是几十年实验结果，数据资料，一系列小计算积累出来进而爆发的。整个类似于库恩的科学革命的范式理论。
对物理学理论形式的修改并不需要多少人，因为基本的形式理论已经定型了。因此大多数时间只是一些修修补补的工作，而理论物理中又有极少部分人为了下一个形式理论奋斗。导致纯理论物理的人数量极少。但由于理论物理的重要性和基础性，位于物理金字塔的底端，于是目前扔把理论物理作为一个二级学科。
像原子分子物理，凝聚态物理这些方向发展迅速，研究人员数量巨大，几乎占了整个物理学界研究人数的90%，尤其是凝聚态物理，占了一半以上。因此把凝聚态物理单列出来，更能反映和区别出这个群体。有意思的是，据说当年不管是凝聚态理论还是实验，凝聚态物理的抱团主要是为了对抗粒子物理，争取更多的研究经费，可能有一部分这样的原因。
北师大物理学系，是中国首批有物理学博士一级学科授予权，以此为例：
理论物理研究方向有，量子场论，引力与相对论，统计物理，非线性物理，生物物理等
凝聚态物理研究方向有，凝聚态理论，凝聚态实验，凝聚态计算
光学研究方向有，量子光学，量子信息，光学实验，超快激光等
粒子物理与核物理有，
这里粒子物理与核物理方向，其实也可以认为做的是理论物理，招生的时候还是按照理论物理来招生，但是在提到研究方向时，更多的指的是对象，而非研究方法。因为在物理平常的发展时期，按照研究人员来划分是很合理的。
不关从哪个方向划分，其实都是有问题的。像目前比较火热的各种交叉学科领域，也没法区分。我们这个分法早就不合时宜了，但是没办法，物理学的快速进展，交叉领域的深度融合已经很难做出一个比较好的区分。话说回来，其实各个方向之间的区别并没有那么明显，相反，联系还很紧密。与其纠结于这样的分法，不如多思考一下如果在它们之间架起桥梁，发掘更多的交叉领域。
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