Une représentation mathématique ou conceptuelle simplifiée d'un système physique.Un modèle en physique est une représentation mathématique ou conceptuelle simplifiée d'un système physique qui capture ses caractéristiques essentielles tout en ignorant les détails non pertinents. Les modèles sont les outils de travail des physiciens : ils permettent d'analyser des phénomènes complexes, de faire des prédictions et de concevoir des expériences. Un bon modèle équilibre précision et maniabilité — il doit être assez simple pour être résolu ou simulé, mais assez fidèle pour décrire le monde réel. Les modèles vont de la particule ponctuelle idéalisée aux simulations numériques complètes de galaxies, et ils sont constamment affinés à mesure que de nouvelles données et que la puissance de calcul deviennent disponibles.
L'utilisation de modèles en physique remonte à l'atomisme grec antique, mais l'approche moderne a émergé avec Galilée et Newton, qui ont utilisé des modèles idéalisés comme les plans sans frottement et les masses ponctuelles. Le terme « modèle » est devenu standard au XIXe siècle avec le développement de la mécanique statistique et de la théorie des champs.
Un modèle commence typiquement par un ensemble d'hypothèses sur les composants du système et leurs interactions, exprimées sous forme mathématique — souvent comme des équations du mouvement ou des équations de champ. Le modèle est ensuite résolu, soit analytiquement, soit numériquement, pour produire des prédictions. Ces prédictions sont comparées aux données expérimentales ; si elles concordent, le modèle est retenu ; sinon, il est modifié ou abandonné. Les modèles modernes intègrent souvent des techniques d'apprentissage automatique, où des réseaux de neurones sont entraînés à représenter les lois physiques directement à partir des données, comme décrit dans l'article « Нейросети, усвоившие законы природы ».
Les modèles sont utilisés partout en physique et en ingénierie : des modèles climatiques qui prédisent le réchauffement global, aux modèles de physique des particules comme le modèle standard, en passant par les modèles cosmologiques de l'évolution de l'univers. Ils sont également essentiels pour concevoir des avions, des ponts et des dispositifs électroniques.
Le modèle standard de la physique des particules, qui décrit toutes les particules élémentaires et forces connues, tient sur une seule page d'équations — et pourtant, il a prédit l'existence de particules comme le boson de Higgs des décennies avant leur observation.
