تمثيل رياضي أو مفاهيمي مبسط لنظام فيزيائي.النموذج في الفيزياء هو تمثيل رياضي أو مفاهيمي مبسط لنظام فيزيائي يلتقط سماته الأساسية مع تجاهل التفاصيل غير المهمة. النماذج هي الأدوات العملية للفيزيائيين: فهي تسمح بتحليل الظواهر المعقدة، وإجراء التنبؤات، وتصميم التجارب. يوازن النموذج الجيد بين الدقة والقابلية للمعالجة — يجب أن يكون بسيطًا بما يكفي للحل أو المحاكاة، وفي الوقت نفسه أمينًا بما يكفي لوصف العالم الحقيقي. تتراوح النماذج من الجسيمات النقطية المثالية إلى المحاكاة العددية الكاملة للمجرات، وتُحسَّن باستمرار مع توفر بيانات جديدة وقوة حاسوبية أكبر.
يعود استخدام النماذج في الفيزياء إلى الذرية اليونانية القديمة، لكن النهج الحديث ظهر مع غاليليو ونيوتن، اللذين استخدما نماذج مثالية مثل المستويات عديمة الاحتكاك والكتل النقطية. أصبح مصطلح 'نموذج' معيارًا في القرن التاسع عشر مع تطور الميكانيكا الإحصائية ونظرية الحقول.
يبدأ النموذج عادةً بمجموعة من الافتراضات حول مكونات النظام وتفاعلاتها، معبرًا عنها بصيغة رياضية — غالبًا كمعادلات حركة أو معادلات حقل. ثم يُحل النموذج، إما تحليليًا أو عدديًا، لإنتاج تنبؤات. تُقارن هذه التنبؤات بالبيانات التجريبية؛ إذا توافقت، يُحتفظ بالنموذج؛ وإذا لم تتوافق، يُعدَّل أو يُهمل. تتضمن النماذج الحديثة غالبًا تقنيات تعلم آلي، حيث تُدرَّب الشبكات العصبية لتمثيل القوانين الفيزيائية مباشرة من البيانات، كما هو موصوف في المقال 'الشبكات العصبية التي استوعبت قوانين الطبيعة'.
تُستخدم النماذج في كل مكان في الفيزياء والهندسة: من نماذج المناخ التي تتنبأ بالاحتباس الحراري، إلى نماذج فيزياء الجسيمات مثل النموذج القياسي، إلى النماذج الكونية لتطور الكون. كما أنها ضرورية في تصميم الطائرات والجسور والأجهزة الإلكترونية.
النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، الذي يصف جميع الجسيمات الأولية والقوى المعروفة، يتسع في صفحة واحدة من المعادلات — ومع ذلك فقد تنبأ بوجود جسيمات مثل بوزون هيغز قبل عقود من ملاحظتها.
