Fizik "doğa bilgisi", maddeyi, maddenin uzay-zaman içinde hareketini, enerji ve kuvvetleri inceleyen doğa bilimi. Fizik, Temel Bilimler'den biridir. Temel amacı evrenin işleyişini araştırmaktır. Fizik en eski bilim dallarından biridir. 16. yüzyıldan bu yana kendi sınırlarını çizmiş modern bir bilim olmasına karşın, Bilimsel Devrim'den önce iki bin sene boyunca felsefe, kimya, matematik ve biyolojinin belirli alt dalları ile eş anlamlı olarak kullanılmıştır. Buna karşın, matematiksel fizik ve kuantum kimyası gibi alanlardan dolayı fiziğin sınırlarını net olarak belirlemek güçtür.
Fizik, tüm bilimsel sahalar üzerinde etkilidir. Matematik, felsefe gibi soyut sahalara yeni sistemler sunar. Teknolojilerin kökeni tümüyle fizik bilimine yaslanır. Teknolojiler tarafından öylesine yoğun kullanılır ki fizik biliminin doğa bilimi olmaktan çıktığı iddia edilir hale gelmiştir. Örneğin, elektromanyetik, nükleer fizik ve malzeme bilimi günümüzde tıbbın ve hekimlik anlayışının, savaşların ve ticaretin, yönetim anlayışlarının tümünün uygulamasında kökten değişikliklere yol açmıştır. Ancak, bu etkilerin bilim olarak fiziğin değil insansal etkilerin sonucu olarak bu yöne evrildiği hatırlanmalıdır.
Fizikte Temel Kollar
Fizikte gelişim süreci boyunca farklı kollar gelişmiştir. Temeli Newton Kanunları'na dayanan fizik koluna Klasik Fizik veya Klasik Mekanik denir. 20.yy ile birlikte iki ana kol daha eklenmiştir. Görecilik Mekaniği ve Kuantum Mekaniği.
Klasik Mekanik belirli hızların altında ve belirli boyutların üstündeki madde ve hareketini açıklar. Görecelilik Mekaniği, ışık hızında ve çok büyük mesafelerde gerçekleşen hareketleri inceler. Kuantum Mekaniği ise çok çok küçük parçacıkların etkileşimini inceler.
Bu temel üç fizik kolunun birbiriyle örtüşen birçok yanı bulunmasına karşın, birbirleriyle çelişen bulguları da vardır. Bu yüzden, bu üç fizik kolunu kapsayan ve çelişmeyen başka bir kuram arayışı, fizikçiler arasında halen devam etmektedir.
Fizikte Bilimsel Yöntem
Bilimsel yöntem fizikçiler kadar, felsefecilerce de çok tartışılan bir konu olmuştur. Fiziğin kurucu ilkeleri deterministik sistem anlayışı üzerine oturur. Yani incelenen olayın hali hazırdaki bilgileriyle, geçmişine ve geleceğine dair de bilgi akışı açıksa (determinizm) o zaman kabul görür. Bu koşul klasik mekanikte tümüyle geçerlidir. Hatta, kuantum fiziğinde sorunlar yaratan durumlar gözlemlenmiş olmasına karşın onun için bile geçerlidir. Geçmiş ve geleceği kesin olarak saptanamayan olayların olduğu bir sistem dışlanır. Bu sorunun kökeninde mantık yasaları vardır. Klasik mantık anlayışında A, aynı anda hem A hem B olamaz. Bu koşul kuantum fiziğinin bulgu ve gözlemleriyle çelişir.
Tüm bunlara rağmen genel kabul görmüş bazı ilkeler bilimsel yöntem adı altında toplanabilir: Gözlem, hipotez, deney, çıkarım,
Tüm bilimsel çalışmalar en az bu dört süreçten geçmek zorundadır. Eğer bu yolların tümünden geçmiş, tutarlılık ve süreklilik sağlanmış bir olay ya da varsayım varsa, artık kurama hatta kanuna dönüşebilmesinin önü açılmıştır. Ta ki yanlışlana dek. Bilim, yanlışlana kadar tutarlı ve sürekliliği olan kuram ve kanunlarla yol alır.
Kuramsal Fizik ve Deneysel Fizik
Kuramcılar yapılmış deneylerle uyuşan ve gelecek deneylerle sınanabilecek matematiksel modeller üretmeye çalışırlar. Deneyciler kuramsal öngörüleri test etmek ve yeni fenomenler gözlemlemek için deney yaparlar. Kuram ve deneyler birbirinden ayrı olarak geliştirilse de birbirlerine kuvvetli bir bağlılıkları vardır. Fizikteki gelişmeler sıklıkla ya deneyciler halihazırdaki teorilerin açıklayamadığı bir deney yaptıklarında ya da teorisyenler yeni deneylerin yapılmasına ışık tutan, deneylerle test edilebilir yeni öngörüler öne sürdüklerinde meydana gelir.
Kuram ve deney arasında gidip gelen fizikçiler fenomenolog olarak isimlendirilir. Fenomenologlar deneylerde gözlemlenen karmaşık fenomenlere bakıp onları temel kuramlarla ilişkilendirir.
Kuramsal fizik tarihsel olarak felsefeden ilham alagelmiştir. Elektromanyetizma Kuramı bu yolla bütünleştirilmiştir. Bilinen evrenin ötesinde, fiziğin kuram sahasına dahil olan varsayımlar da vardır; örneğin paralel evrenler, çokluevren, ileri boyutlar. Kuramcılar bu fikirleri halihazırdaki teorilerle bazı belli problemleri çözmek için öne sürerler. Böylece bu fikirlerin sonuçları deneylerle kıyaslanabilecek biçimde ortaya konur ve test edilebilecek öngörüler ortaya atılır.
Deneysel fizikçiler mühendislik ve teknoloji dallarına bilgi verdiği gibi bu dallardan bilgi de alır. Temel araştırma ile ilgilenenler parçacık hızlandırıcıları ve lazer gibi ekipmanlar dizayn edip kullanırken uygulamalı araştırma yapanlar genellikle endüstride çalışır ve manyetik resonans görüntüleme (MRG) ve transistör vb. teknolojilerin gelişiminde rol alırlar. Feynman'a göre, deneycilerin teorisyenler tarafından hiç araştırılmamış yerlere de yönelebilir.