300px|thumb|A fizikai jelenségek különböző példái
A fizika (ógörögül , az ógörög fűzisz "természet"-ből) az anyaggalA Mai fizika elején Richard Feynman az atomi hipotézist javasolja a messze legtermékenyebb tudományos elképzelésnek: "Ha valamilyen kataklizma során, az összes [] tudományos ismeretnek egyetlen mondat [kivételével] el kellene pusztulnia [...], mely állítás tartalmazná a legtöbb információt a legkevesebb szóval kifejezve? Azt hiszem ez az [...] ,hogy minden dolog atomokból épül fel - kis részecskékből, melyek örök mozgásban vannak, vonzva egymást, amikor kis távolságra vannak egymástól, de ellenállnak annak, hogy egymáshoz préseljük őket ..." és mozgásával, ill. téren és időn át történő viselkedésével, valamint a vele kapcsolatos elgondolásokkal, mint az energia és erő, foglalkozó természettudomány."A fizikai tudomány az ismeretnek az az osztálya, mely a természet rendjével van kapcsolatban, vagy, más szavakkal kifejezve, az események szabályos egymásra épülésével." Az egyik legalapvetőbb tudományos terület, a fizika fő célja a világegyetem viselkedésének a megértése.A világegyetem fogalma alatt minden fizikailag létezőt kell érteni: a tér és az idő egésze, az anyag, és az energia összes alakja, és az őket mozgató fizikai törvények és állandók. Filozófiai értelemben beszélhetünk világegyetemről, mint kozmosz vagy a filozófiai mindenség."A fizika a legalapvetőbb tudomány. Minden terület tudósai használják a fizika elképzeléseit, ideértve a kémikusokat, akik a molekulák szerkezetét vizsgálják, a paleontológusokat, akik megpróbálják rekonstruálni, hogyan jártak a dinoszauruszok, és a klímakutatókat, akik azt tanulmányozzák, milyen hatással van az emberi tevékenység a légkörre és az óceánokra. A fizika az alapja minden mérnöki tudománynak és technológiának is. Nincs mérnök, aki meg tudna tervezni egy síkképernyős TV-t, egy bolygóközi űrjárművet, vagy csak egy jobbfajta egérfogót anélkül, hogy először ne kelljen megértenie a fizika alapvető törvényeit. (...) A fizikát a világunk és önmagunk megértése után kutató emberi értelem kimagasló vívmányának fogod látni."A fizika egy kísérleti tudomány. A fizikusok megfigyelik a természet jelenségeit, és megpróbálják megtalálni az ezen jelenségekhez kapcsolódó mintákat.""A fizika a világod, valamint a körülötted levő világ és világegyetem vizsgálata."
A fizika az egyik legrégebbi akadémiai diszciplína, a csillagászat magába foglalásával talán a legrégibb. Az elmúlt két évezred során a fizika a természetfilozófia része volt, a kémiával, a biológiával és a matematika bizonyos ágaival együtt, de a 17. században a tudományos forradalom során a természettudományok saját jogukon mint egyedi kutatási programok emelkedtek ki. A fizika a kutatás számos interdiszciplináris területét keresztezi, mint például a biofizika és a kvantumkémia, és a fizika határai nem határozhatók meg szigorúan. A fizika új elgondolásai gyakran magyarázzák meg más tudományok alapvető mechanizmusait, míg a kutatás új irányvonalait nyitják meg az olyan területeken, mint a matematika és filozófia.
A fizika az elméleti áttörésekkel hozzájárul továbbá az erre épülő új technológiák fejlődéséhez. Például az elektromágnesség vagy magfizika elméletének kialakulása és fejlődése vezetett közvetlenül olyan új, a társadalmat is átformáló termékek kifejlesztéséhez, mint a televízió, a számítógépek, a háztartási eszközök és az atomfegyverek. A termodinamika vívmányai vezettek az iparosodás fejlődéséhez, és a mechanika vívmányai ösztönözték a számtan fejlődését.
Az ENSZ 2005-öt a fizika világévének nyilvánította.
A fizika tárgya thumb|A fizika a természeti jelenségekre elvont matematikai modellt alkot. A mechanikában például gyakran tömegpontokkal helyettesítik a tárgyakat, ha ez lehetséges. Gyakran alkalmazott eszközei a matematikai analízis, illetve egyes numerikus közelítő módszerek
A fizika a természeti jelenségek széles körét magyarázza az elemi részecskéktől (mint például a kvarkok, leptonok és bozonok) a galaxisok legnagyobb szuperhalmazaiig. Ezért a fizikát nevezik néha az "alapvető tudománynak" is. A fizika a természetben előforduló jelenségeket megpróbálja a lehető legegyszerűbb modellbe foglalni. Ezzel a fizika célja az emberek számára megfigyelhető dolgok kapcsolása az eredendő okokhoz, majd ezen okok összekapcsolása.
Az ókori kínaiak például megfigyelték, hogy bizonyos kövek (a mágnesvasérc és a magnetit) egy láthatatlan erővel vonzzák egymást. Ezt a hatást később mágnességnek nevezték el, melynek első kiterjedt fizikai leírása a 17. századból származik. Még a kínaiak mágnességgel kapcsolatos felfedezései előtt az ókori görögök is tettek megfigyeléseket olyan anyagokról (pl. a borostyán), melyet prémmel dörzsölve hasonló láthatatlan vonzás volt tapasztalható. Ezt a szintén 17. századi elektromosságtan írta le. A fizikusok előtt tehát két természeti megfigyelés megértésének a feladata állt, melyet egy eredeti okhoz kapcsoltak: az elektromossághoz és mágnességhez. Azonban a 19. századra felhalmozott további eredmények rámutattak, hogy ez a két erő csak két különböző aspektusa egyetlen jelenségnek: az elektromágnességnek.
Az erők "egyesítésének" ezen folyamata a mai napig folytatódik. Ma az elektromágnesességet és a gyenge magerőt az elektrogyenge kölcsönhatás két aspektusának tekintjük. A fizikusok reménykednek egy végső ok (A mindenség elmélete) megtalálásában, mely magyarázatot ad arra, hogy a világegyetem miért úgy viselkedik, ahogy azt hétköznapi tapasztalatainkban érzékeljük.
Története
Ókori csillagászat
thumb|right|Az ókori egyiptomi csillagászat szemmel látható az olyan műemlékeken, mint A Szenenmut-sírkamra csillagászati mennyezete a XVIII. dinasztiából
A csillagászat a legrégebbi természettudomány. Az i.e. 3000-ig visszanyúlóan egyes korai társadalmak, mint a sumérok, az ókori egyiptomiak és az Indus-völgyi civilizáció, rendelkeztek a Nap, a Hold és a csillagok mozgásáról alkotott képpel, melyet előrejelzésre is használtak. A csillagok és a bolygók gyakran voltak imádat tárgyai: úgy hitték, hogy ezek az isteneiket képviselik. Bár a korai csillagászati elképzelések gyakran tudománytalan állításokat tartalmaztak, ezek a korai megfigyelések, mérések és feljegyzések alapozták meg a későbbi csillagászatot.
Asger Aaboe tudománytörténész szerint a nyugati csillagászat Mezopotámiából származik, és a nyugati világ egzakt tudományainak alapjait a késő babilóniai csillagászat fektette le. Az egyiptomi csillagászok a csillagképek és az égitestek mozgásainak ismeretét mutató műemlékeket hagytak hátra, míg Homérosz görög költő Iliászában és Odüsszeiájában számos égitestről írt; később a görög csillagászok adtak mai napig használatos neveket az északi félgömbről látható csillagképeknek. Mindezek arra utalnak, hogy az ókor egyes társadalmaiban kiterjedt ismeretekkel rendelkeztek ezen égitestekről, és mozgásaikról.
Természetfilozófia A természetfilozófia gyökerei az archaikus kor (i.e. 650 - i.e. 480) Görögországában találhatók, amikor is a Szókratész előtti filozófusok mint Thalész elutasították a természeti jelenségek nem-természeti magyarázatát, és azt hirdették, hogy minden eseménynek természeti oka van. Okkal és megfigyeléssel ellenőrzött elképzeléseket javasoltak, és a kísérletek során számos feltevésük sikeresnek bizonyult; például az atomizmus közel 2000 évvel azután találták helyesnek, hogy Leukipposz és tanítványa Démokritosz először felvetette.
Fizika a középkori iszlám világban thumb|Ibn Al Haitham, a fénytan úttörője|131x131px
Az iszlám tudományosság a görögöktől megörökölte az arisztotelészi fizikát, és az Iszlám Aranykor idején továbbfejlesztette, különös hangsúlyt helyezve a megfigyelésre és az a priori érvelésre, kifejlesztve a tudományos módszer korai formáját. A legfigyelemreméltóbb találmányok a fénytan és látás terén jelentkeztek, az olyan tudósok munkáiban, mint Ibn Sahl, Al-Kindi, Ibn Al-Haitham, Al-Farisi és Avicenna.
thumb|A lyukkamera alapvető működési módja|balra
A legjelentősebb mű Ibn Al-Haitham A fénytan könyve (más néven Kitāb al-Manāẓir) volt. Ebben nemcsak elsőként cáfolta meg a látás ókori görög ideáját, hanem egy új elmélettel állt elő. Szintén ő volt az első, aki tanulmányozta a lyukkamera jelenségét, és munkájában a szem működésének részletesebb leírását adta. Boncolásai eredményére és a korábbi tudósok munkáira támaszkodva bemutatta, hogyan hatol be a fény a szembe, hogyan fókuszálódik, és hogyan vetítődik ki a szem hátuljára. Megépítette a világon az első camera obscurát, évszázadokkal a fényképészet modern fejlődése előtt.
A fénytan könyve nagyban befolyásolta a különböző tudományterületek gondolkodását. Nem csak a vizuális érzékelésről alkotott középkori tudományos képet formálta át, de a korabeli művészetre is hatással volt például perspektíva-ábrázolásra vonatkozó új elképzeléseken keresztül. Eredményei sok későbbi európai tudósra volt hatással, többek között Robert Grosseteste, Leonardo da Vinci, René Descartes, Johannes Kepler és Isaac Newton munkájára. Sokak szerint Ibn al-Haytham fénytani írásának hatása összemérhető Newton 1704-es Optikájával.
Klasszikus fizika
thumb|Sir Isaac Newton (1643–1727)|151x151px
A ma klasszikus fizikának nevezett gondolati rendszer Európában alakult ki. Az európai tudósok kísérleti szemlélete és kvalitatív méréseik révén tekinthető a fizika önálló tudományágnak.
Ezen korszak fő eredményei többek közt a Naprendszer geocentrikus világképének helyettesítése a heliocentrikus kopernikuszi világképpel, Kepler munkája 1609-1619 között a bolygótestek mozgását jellemző törvények meghatározására, Galileo Galilei 16.-17. századi úttörő munkája a távcsövek és a megfigyelési csillagászat területén, illetve Isaac Newton mozgástörvényei és a róla elnevezett gravitációs törvény. Newton munkája hozzájárult a matematikai analízis fejlődéséhez is, ugyanis az általa javasolt differenciálszámítás-formalizmust ma is alkalmazzuk a változó folyamatok leírására.
Az ipari forradalom hatására növekvő energiaszükségletre a termodinamika, kémia és elektromágnesség új törvényeinek felfedezése adhatott választ. A klasszikus fizikát alkotó törvények jó közelítésű leírását adják a nem relativisztikus sebességgel haladó, hétköznapi léptékű rendszerek viselkedésére. Bár az extrém méretű vagy sebességű rendszerek leírásához már például kvantummechanikára, vagy relativitáselméletre van szükség, a korrespondenciaelvnek megfelelően ezek klasszikus határesetei megfelelnek a klasszikus fizika jóslatainak.
Az ilyen, klasszikus képbe nem illő fizikai rendszerek vizsgálata a 20. században elvezetett az úgynevezett modern fizika kialakulásához.
Modern fizika
thumb|Albert Einstein (1879–1955)|137x137px thumb|Max Planck (1858–1947)|156x156px
A modern fizika Max Planck kvantumelméleti és Albert Einstein relativitáselmélettel kapcsolatos munkájával kezdődött a 20. század elején. Mindkét elméletet a klasszikus mechanika bizonyos fizikai rendszerek esetén, bizonyos kísérletekben megfigyelhető pontatlanságai hívták életre. A klasszikus mechanika például változó fénysebességet feltételez, mely nem volt összeegyeztethető az elektromágnesség Maxwell-egyenletei által előrejelzett állandó sebességgel; ezt az ellentmondást orvosolta Einstein speciális relativitáselmélete, mely állandó fénysebesség feltétele mellett írta le a klasszikus rendszerben tárgyalható, vagy azon túlmutató rendszerek mozgását.