Lähdekoodi sivulle Fysiikan historia

{{hyvä}}
{{Tieteen historia}}
'''[[Fysiikka|Fysiikan]] historia''' ulottuu pitkälle menneisyyteen. Fysiikka lienee vanhimpia tieteitä.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke =The ancient world – Physics | Osoite =http://www.britannica.com/EBchecked/topic/458757/physics| Julkaisija =Encyclopaedia Britannica | Viitattu = 9.7.2007| Kieli ={{en}} }}</ref>
Fysiikan harjoittamisen alun tarkkaa paikkaa tai aikaa ei ole pystytty selvittämään. Fysiikkaa ei harjoitettu omana tieteenään juuri lainkaan ennen [[antiikin Kreikka]]a.{{Lähde||15. syyskuuta 2008}} Tuolloinkin fysiikka oli vahvasti sekoittunut [[tähtitiede|tähtitieteeseen]] ja [[filosofia]]an. Kreikkalaisessa fysiikassa ei juuri käytetty matematiikkaa fysiikan tutkimuksessa, mutta tunnetuin poikkeus tästä oli [[Arkhimedes]].{{Lähde||15. syyskuuta 2008}}

Fysiikan kehitys on muuttanut perustavanlaatuisesti ihmisten käsitystä [[Maailmankaikkeus|maailmankaikkeudesta]]. Se on myös [[Tekniikka|tekniikan]] avulla muokannut suuresti [[yhteiskunta]]a. 1600-luvulla alkanut [[tieteellinen vallankumous]] toimii vedenjakajana antiikin ajattelutavan ja klassisen fysiikan välillä. Moderni fysiikka sai alkunsa 1900-luvulla. [[Luonnontiede|Luonnontieteet]] eivät näytä koskaan tulevan valmiiksi, sillä uusia kysymyksiä nousee jatkuvasti alkaen [[Maailmankaikkeuden ikä|maailmankaikkeuden iästä]] ja [[tyhjiö]]n luonteesta aina [[Alkeishiukkanen|alkeishiukkasten]] pohjimmaisiin ominaisuuksiin saakka. [[Ratkaisemattomat fysiikan ongelmat|Ratkaisemattomien ongelmien]] joukko on suuri.

Fysiikka vakinaisti asemansa yliopistotasoisena tieteenä vasta 1800- ja 1900-luvun vaihteessa. Maailman suurimmat fysiikkaa tutkineet maat olivat 1900-luvun alussa [[Saksa]], [[Yhdistynyt kuningaskunta|Iso-Britannia]], [[Ranska]] ja [[Yhdysvallat]]. Lähes puolet maailman fyysikoista oli kotoisin näistä maista. Maailmanlaajuisesti fyysikkoja oli 1900-luvun alussa 1200–1500, minkä jälkeen fyysikkojen määrä on kasvanut erittäin nopeasti.<ref>Kragh 2002, s. 32</ref>

Fysiikka jaetaan hyvin usein historiansa mukaan kahtia: [[Moderni fysiikka|moderniin]] ja [[Klassinen fysiikka|klassiseen fysiikkaan]]. Modernin fysiikan katsotaan alkaneen 1900-luvun alussa, jolloin huomattiin energian kvantittuminen. Tämä löydös johti modernin fysiikan merkittävään päähaaraan, [[kvanttimekaniikka]]an. Toisena päähaarana pidetään [[Albert Einstein]]in kehittämää [[suhteellisuusteoria]]a.

== Esihistoria ==

Varhaisimmat fysiikkaan viittaavat merkit ovat peräisin [[Neanderthalin ihminen|neanderthalin]] ja [[Cro-Magnonin ihminen|Cro-Magnonin ihmisen]] ajalta noin 30&nbsp;000 vuotta sitten. Tämä tieto perustuu [[Blanchard'n luu|luunpalaseen]], johon on erään tulkinnan mukaan kaiverrettu merkintöjä [[Kuu]]n kierron vaiheista.<ref name="Norssi muinaisaika">{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = Fysiikan historia – Muinaisaika| Osoite = http://www.norssi.helsinki.fi/Home/fyskem/Fysiikka/Historia/Klassinen%20fysiikka/02_Muinaisaika.html| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija =Helsingin normaalilyseo | Viitattu = 9.7.2007| Kieli = }}</ref><ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Hypatia Hyland | Nimeke = History's Timeline B.C.| Osoite = http://www.agnosticwitch.catcara.com/timelineBC-part1.htm| Selite =Taulukon kohdassa "28000" | Ajankohta =2002 | Julkaisija = | Viitattu =9.7.2007 | Kieli = {{en}}}}</ref><ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Microsoft| Nimeke = Communication| Osoite = http://encarta.msn.com/encyclopedia_761564117_2/Communication.html| Selite = Kohdassa "C Symbols and Alphabets"| Ajankohta = | Julkaisija = MSN Encarta| Viitattu =9.7.2007 | Kieli = {{en}}}}</ref> Luu löydettiin [[Abri Blanchard]]'sta [[Ranska]]sta. Luonnonvoimien tuntemuksen arvellaan kehittyneen käytännön elämän ongelmien vaatimuksesta, taivaan- ja luontokappaleiden sekä luonnon ilmiöiden havainnoinnista sekä peloista ja turvattomuuden tunteesta. Syntyi uskonnollisia kultteja ja riittejä, jotka kannustivat tavoittelemaan korkeampaa tietoa. Ensin kehittyivät ennustaminen, [[mantiikka]] ja [[magia]].<ref name="Norssi muinaisaika" /> Siinä missä mantiikka tutkii yliluonnollisen jumalan vaikutusta maalliseen elämään, magia pyrkii itse vaikuttamaan luontoon.

Mantiikan ja magian pohjalta alkoi kehittyä uusia luontoa tutkivia aloja, kuten [[tekniikka]], [[Lääketiede|lääkintätaito]], [[ajanlasku]], [[tähtitiede]] ja [[matematiikka]]{{Lähde||15. syyskuuta 2008}}. [[Esihistoria]]llisella ajalla tiede, taide ja uskonto olivat hyvin vahvasti kytköksissä toisiinsa.

== Varhainen fysiikka ==
=== Idän korkeakulttuurit ===

Esihistoriallisena aikana jokien suistoihin ja laaksoihin syntyneissä kaupungeissa alkoi kehittyä korkeakulttuureita. Korkeakulttuurissa kaikkien ei tarvinnut osallistua ruoan hankintaan, jolloin jotkut saattoivat omistautua ”tieteen” tutkimiseen.<ref>''Ihmisen ja ympäristön aikakirja'', s. 34: ”-- Tuolloin oli yleinen tapa ottaa vieraista heimoista orjia. Heidät pantiin kaivamaan kanavia, jotta peltoalaa voitiin lisätä väestön elättämiseksi. Eufratin virtauksen hallitsemiseksi tarvittiin pengerryksiä, patoja, kanavia, salaojia, nostolaitteita, ja työvoimaa. Urukin maataloudesta tuli varsin monimutkainen järjestelmä johon kuului peltojenhoidon lisäksi ajan mittaaminen, sääennustukset--” ''Ihmisen ja ympäristön aikakirja'', s. 35: ”Urukin papit kehittivät nuolenpääkirjoituksen noin 3200 eaa. tehokasta hallintoa ja valvontaa ei voitu hoitaa pelkästään suullisesti -- Kylvämistä ja sadonkorjuuta varten kehitettiin tarkka kalenteri--”</ref> Varhaisimmat korkeakulttuurit sijaitsivat [[Kiina]]ssa ([[Keltainenjoki]]), [[Intia]]ssa ([[Indus]]joki), [[Mesopotamia]]ssa ([[Eufrat]] ja [[Tigris]]) sekä [[Egypti]]ssä ([[Niili]]). Ensimmäiset vahvat viitteet fysiikan tutkimisesta löytyvät Aasian korkeakulttuureista; näissä kehittyi kirjoitustaito ja tulkituista kirjoituksista on voitu hahmotella tieteen historiaa.<ref name="fun nasa">{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = FUNDAMENTAL PHYSICS:Human Ideas On Cosmic Design| Osoite = http://funphysics.jpl.nasa.gov/story/physics2.html| Selite = | Ajankohta = 24.12. 2003| Julkaisija =NASA | Viitattu = 9.7.2007| Kieli ={{en}} }}</ref>

Etelä-Amerikan [[Atsteekit|atsteekkien]], [[Inkat|inkojen]] ja [[Mayat|mayojen]] kulttuurit kehittyivät muista eristyksessä. Näiden hyvin kehittyneiden kulttuurien tiede perustui lähinnä tähtitieteeseen ja sen avulla kehitettyyn aikajärjestelmään. Etelä-Amerikan kulttuurit säilyivät eristäytyneinä aina löytöretkiin asti. Ne tuhoutuivat, kun eurooppalaiset toivat alueelle tauteja, joille alkuperäiskansat eivät olleet vastustuskykyisiä.

==== Kiina ====

Kiinalaisessa kulttuurissa tiede kehittyi varsin nopeasti, vaikka se sijaitsi hyvin etäällä muista kulttuureista. Muista kulttuureista eristäytyminen johti kuitenkin tieteen taantumiseen. Kiinalaiset olivat tutkineet [[Aurinko|Auringon]] kiertoa ja [[Kuu]]n vaiheita 4000 vuotta ennen ajanlaskun alkua. He kykenivät muun muassa selittämään [[Vuorovesi|vuoroveden]] synnyn ja keksimään [[aurinkokello]]n. Ensimmäiset vuorovesihavainnot saatiin [[Jangtse]]-joella, jossa kiinalaiset huomasivat säännöllisen noin kolmen metrin nousun ja ymmärsivät yhteyden Kuun kierron ja vuorovesi-ilmiön välillä. Kiinalaisten kehittämä vuoroveden syntyteoria ei kuitenkaan vastaa millään tavoin nykyaikaista. Kiinalaiset vertasivat vettä ihmisen vereen ja tästä he päättelivät, että nousu- ja laskuvedet vastaavat ihmisen pulssia. Havainnon selittäminen kuvastaa sen ajan fysikaalista todellisuuskäsitystä.<ref name="Utut vanha pdf">{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke =Fysiikanhistoria(1 ov/ 2 op) | Osoite = http://vanha.physics.utu.fi/opiskelu/kurssit/FFYS4369/Materiaalia/1Yleista.pdf| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = | Viitattu = 9.7.2007| Kieli = }}</ref> Kiinalaisten fysiikan osaamisesta kertoo myös se, että kiinalainen filosofi [[Mozi]] keksi 2000 vuotta ennen [[Isaac Newton]]ia lain, joka tunnetaan nykyään [[Mekaniikan peruslait|Newtonin ensimmäisenä lakina]].<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Lienhard, John H. | Nimeke = The Survival of Invention| Osoite =http://www.uh.edu/engines/epi2080.htm | Julkaisija = | Viitattu = 9.7.2007| Kieli ={{en}} }}</ref>

Kiinalaiset olivat hyvin eteviä matematiikassa, tosin nolla tuli heidän lukujärjestelmäänsä vasta 1200-luvulla. Kiinalaiset kehittivät myös aurinkokellon, mutta kuten monen muun kiinalaisen keksinnön tapaan, se ei juuri levinnyt Kiinan ulkopuolelle.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke= Physics Evolution | Osoite = http://www.physics.org/interact/physics-evolution/text-only/index.html | Ajankohta = | Julkaisija =Physics.org | Viitattu = 9.7.2007| Kieli ={{en}}}}</ref>

==== Intia ====
[[Tiedosto:IVC Map.png|pienoiskuva|Induskulttuurin levinneisyys. Kartassa näkyvät Harappa ja Mojenjo-daro.]]

[[Induskulttuuri|Intian korkeakulttuuri]] on hieman nuorempi kuin kiinalainen, mutta Intiassa fysiikka ensimmäistä kertaa erottui muista tieteenaloista. Intian korkeakulttuurin suurimmat keskukset olivat [[Mojenjo-daro]] ja [[Harappa]]. Tältä ajalta on löydetty [[kymmenjärjestelmä]]än pohjautuva mitta-asteikko.<ref name="Norssi muinaisaika" />

Intialainen filosofi esitti myös ajatuksen atomista aineen rakennusosana 3000 eaa. Tämä on selvästi aiemmin kuin kreikkalainen [[Empedokles]], joka tuli samankaltaiseen lopputulokseen.<ref name="experiencefestival.com">{{Verkkoviite | Nimeke = Science and technology in ancient India | Osoite = http://www.experiencefestival.com/a/Science_and_technology_in_ancient_India/id/1911958| Julkaisija = The Global Oneness Commitment| Viitattu = 9.7.2007| Kieli = {{en}}}}</ref><ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke =Indian philosophy Structure of the world | Osoite =http://www.britannica.com/eb/article-61605/Indian-philosophy |Julkaisija = Encyclopaedia Britannica| Viitattu = 9.7.2007| Kieli ={{en}} }}</ref> Intialaisten mukaan maailma koostui neljästä eri atomityypistä: ilma-, tuli-, vesi- ja maa-atomista. Lisäksi heidän mukaansa maailmassa oli jonkinlaista eetteriä. Buddhalainen filosofi korvasi ajatuksen eetteristä ilolla, elämällä ja surulla.<ref name="experiencefestival.com" />

==== Mesopotamia ====
[[Tiedosto:Persian Empire, 490 BC.gif|250px|thumb|left|Persian valtakunta 490-luvulla eaa. Kuvassa näkyvät Babylonian ja Assyrian sijainnit.]]

Nykyisen Irakin alueella eli [[Eufrat]]- ja [[Tigris]]-jokien varrella sijaitsi kolme suurta korkeakulttuuria: [[Assyria]], [[Babylonia]] ja [[Sumer]].

Sumerit kehittivät [[Nuolenpääkirjoitus|nuolenpääkirjoituksen]], jossa oli yli 500 merkkiä. Nuolenpääkirjoitus oli hyödyllinen kaupanteossa ja kirjanpidossa. Kirjoitustapa omaksuttiin kuitenkin pian muillakin alueilla, mikä hankaloitti kirjoituksen tulkintaa, sillä kirjoitustapoja kehittyi monta erilaista. Sumerilaiset nimesivät tähtiä, ja näistä on kaksi edelleen käytössä: ''Girtab'' ja ''Nunki''.<ref name="Mesopotamia">{{Verkkoviite | Tekijä = Rekola, Rami| Nimeke = Mesopotamian tähtitiede| Osoite = http://www.astro.utu.fi/edu/kurssit/ttpk1/ttpkI/02Mesopotamia.html | Julkaisija =Ursa | Viitattu =30.7.2007 | Kieli = }}</ref>

Babylonia sijaitsi nykyisten Etelä-Irakin ja [[Kuwait]]in alueilla. Babylonialaiset käyttivät [[seksagesimaalijärjestelmä]]ä, jonka kantalukuna on 60. Babylonialaisten käyttämä järjestelmä on periytynyt nykyiseen ajanmittaukseen, jossa yksi tunti on 60 minuuttia ja yksi minuutti 60 sekuntia. Babylonialaiset jakoivat päivän kuuteen osaan, egyptiläiset kehittivät tätä edelleen ja jakoivat päivän kahteentoista osaan.<ref name="fun nasa" /><ref name="Mesopotamia" /> Pituus ja paino standardoitiin Babyloniassa vuoden 2500 eaa. tienoilla kuninkaallisella [[edikti]]llä.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Fowler, Michael| Nimeke =Counting in Babylonia | Osoite = http://galileo.phys.virginia.edu/classes/109N/lectures/babylon.html | Selite = | Ajankohta =1996 | Julkaisija = | Viitattu =9.7.2007 | Kieli = {{en}}}}</ref> Tämän tarkoitus oli vähentää kaupankäynnin epävarmuutta. Pienin pituusyksikkö oli yksi sormi, joka on noin 1,65&nbsp;cm, ja yksi [[kyynärä]] oli 30 sormea.

Babylonialaiselle tieteelle oli ominaista ilmiöiden välisten yhteyksien selvittäminen ja saatujen tulosten taulukointi. Babylonialaiset havaitsivat muun muassa [[Maa]]n pallomuodon. Babylonian ja muiden korkeakulttuurien tieteellinen kehitys oli jähmeää, sillä kaikki tietämys oli papiston käsissä. Papiston mielestä ei ollut tarvetta tutkia rakennetta syvällisesti, sillä se kaikki on jumalan antamaa ja määräämää eikä sen toimintaa sovi tutkia. Tärkeintä oli vain toistuvien ilmiöiden ennustaminen. Babylonialaisten lisäksi kiinalaisten ja Amerikan korkeakulttuurien kehitys pysähtyi. Ominaista babylonialaisille ja muille kulttuureille oli se, että tiedettä kehitettiin vain siihen asti kuin se oli tarpeen.<ref name="zubi greek">{{Verkkoviite | Tekijä =Karttunen, Hannu | Nimeke = Kreikan tähtitiede| Osoite = http://www.astro.utu.fi/zubi/history/greek.htm| Ajankohta = | Julkaisija = Ursa| Viitattu =9.7.2007}}</ref>

Babylonialaisten perintö on erityisen tärkeä Euroopalle, sillä Babylonian tuhouduttua sen tietoja siirtyi kreikkalaisille. Tieteen kehittymisen kannalta kuitenkin vasta kreikkalaiset tekivät ratkaisevan siirron: he alkoivat arvostaa tutkimusta sen itsensä vuoksi eikä sen tarvinnut palvella mitään muuta.

=== Eurooppa nousee ===
==== Antiikin Kreikka ====
[[Tiedosto:Sanzio 01 Plato Aristotle.jpg|left|180px|thumb|Platon ja Aristoteles [[Rafael]]in maalaamassa freskossa.]]

Vuoristoisena maana Kreikka oli valtiollisesti Babyloniaa ja Egyptiä paljon hajanaisempi. Merenkulku oli kreikkalaisille tärkeää. Riippumattomuus muista valtioista ja vieraisiin kulttuureihin tutustuminen mahdollisti kreikkalaisten itsenäisen ajattelun kehitystä.<ref name="zubi greek"/> Vaikka fysiikan varsinaisen synnyn katsotaan alkaneen antiikin Kreikasta, ei fysiikka ollut itsenäinen tieteenala vielä tuolloinkaan. Fysiikka sekoittui metafyysiseen ajatteluun ja filosofiaan. Kokeellinen fysiikka ja matematiikan käyttö fysiikassa oli pikemminkin poikkeus kuin sääntö. Matematiikkaa käytettiin lähinnä kirjanpidossa.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Zimmerman, Andrew Jones| Nimeke = Physics of the Greeks| Osoite = http://physics.about.com/od/physicshistory/a/GreekPhysics.htm|Ajankohta = | Julkaisija = About.com| Viitattu = 12.7.2007| Kieli ={{en}} }}</ref>

Ensimmäisenä kreikkalaisena – ja samalla koko tunnetun historian – tiedemiehenä pidetään [[Thales]]ta. Thaleen uskotaan ensimmäisenä tutkineen luontoa sen tutkimisen takia eikä muun ulkopuolisen intressin, kuten maanviljelyn tai rakennusten rakentamisen, vuoksi. Thales ennusti ensimmäisenä [[Auringonpimennys|auringonpimennyksen]]. Ennustuksen todenperäisyys on kuitenkin kyseenalaistettu.<ref name="zubi greek" /> Thaleella oli oma teoria maanjäristysten synnystä: Maa, jonka hän oletti olevan litteä, kellui suuressa meressä. Tässä suuressa meressä tapahtuvat satunnaiset häiriöt saavat maan tärisemään ja halkeamaan. Thales pyrki siis perustelemaan havaitut ilmiöt kuten [[Maanjäristys|maanjäristykset]] luonnon itsensä aiheuttamina eikä esimerkiksi [[Poseidon]]in vihan seurauksena, kuten useimmat muut kreikkalaiset ajattelivat.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Fowler, Michael | Nimeke = Early Greek Science: Thales to Plato| Osoite =http://galileoandeinstein.phys.virginia.edu/lectures/thales.html | Ajankohta = 1996| Julkaisija =Virginian yliopisto | Viitattu =5.7.2007 | Kieli = {{en}}}}</ref>

Thaleen oppilaan [[Anaksimandros|Anaksimandroksen]] tiedetään kehitelleen ensimmäisen aurinkokellon Kreikassa. Hänen uskotaan myös piirtäneen ensimmäisen maailmankartan.

{| class="wikitable" style="text-align:center" align="right"
|+'''Antiikin kreikan fyysikkoja
|-
!Nimi !! Elinaika
|-
|[[Thales]] || noin 636–546 eaa.
|-
| [[Anaksimandros]] || noin 609–546 eaa.
|-
| [[Herakleitos]] || 535–475 eaa.
|-
| [[Anaksagoras]] || noin 500–428 eaa.
|-
| [[Hippasos]] || noin 500 eaa.
|-
| [[Empedokles]] || 490–430 eaa.
|-
| [[Leukippos]] || 400 eaa.
|-
| [[Demokritos]] || noin 460–370 eaa.
|-
| [[Filolaos]] || noin 480–405 eaa.
|-
| [[Prodikos]] || noin 450–398 eaa.
|-
| [[Arkhytas]] || 428–347 eaa.
|-
| [[Platon]] || noin 427–347 eaa.
|-
| [[Aristoteles]] || 384–322 eaa.
|-
| [[Eudemos Rhodoslainen]] || 350–290 eaa.
|-
| [[Aristarkhos Samoslainen|Aristarkhos]] || 310–230 eaa.
|-
| [[Arkhimedes]] || noin 287–212 eaa.
|-
| [[Filon Bysanttilainen]] || 200 eaa.
|}

Antiikissa tutkittiin samoja asioita kuin nykyäänkin: mitä aika on ja voiko tyhjästä syntyä jotakin olevaa? Antiikissa ajateltiin ajan olevan ikuista. Maailma nähtiin ikuisesti samanlaisena. Italialaisen [[Parmenides]] esitti, että ajan muutos on vain näennäistä. [[Herakleitos]] näki maailman toisin. Hänen mukaansa mikään ei voi olla pysyvää ja asiat ovat jatkuvassa muutoksessa. Tästä hän päätteli, että muutos on todellista ja pysyväisyys vain harhaa.

Fysiikan historian kannalta merkittävimpänä kreikkalaisena fysiikan tutkijana pidetään [[Aristoteles]]ta, joka oli [[Platon]]in oppilas. Platonista poiketen Aristoteles uskoi vain yhteen stabiiliin maailmaan, joka ei ole koskaan syntynyt eikä tuhoudu koskaan. Aristoteles ei kuitenkaan ollut varsinainen fyysikko vaan hän tutki fysiikkaa ennemminkin filosofian avulla. ''[[Fysiikka (Aristoteles)|Fysiikka]]''-teoksessaan Aristoteles myös hyväksyy [[Empedokles|Empedokleen]] käsityksen neljästä alkuaineesta: tulesta, ilmasta, vedestä ja maasta. Samoihin alkuaineisiin oli päädytty Intiassa jo muutamia satoja vuosia aiemmin. Aristoteles kehitti liikelakeja, jotka [[Galileo Galilei|Galilei]] todisti 2&nbsp;000 vuoden jälkeen vääriksi. Aristoteleen opetukset on monelta osin osoitettu virheellisiksi, mutta ne juurtuivat katolisen kirkon oppeihin niin syvälle, että ne säilyivät aina 1500-luvulle.

Ennen Aristotelesta [[Demokritos]] ja hänen opettajansa [[Leukippos]] olivat kehittäneet opin, jonka mukaan kaikki aine koostuu pienistä jakamattomista ”jyvistä”, joita he kutsuivat nimellä ''atomos'' (jakamaton). Heidän mukaansa kaikella on luonnollinen syy eikä mitään yliluonnollista ole olemassakaan. Demokritoksen ja Leukippoksen ajatukset vastaavat pitkälle nykyajan käsitystä maailman rakenteesta. Demokritoksen ja hänen opettajansa mukaan atomos-jyvät olivat jakamattomia. Nykyään [[atomi]]lla tarkoitetaan hiukkasta, jota voidaan vielä jakaa pienempiin osasiin. Aristoteles vaikutti vahvasti myös tässä teoriassa, tosin negatiivisesti: hän oli eri mieltä atomiopista ja hylkäsi sen täysin. Koska Aristoteleen opetukset hallitsivat tieteen alalla ja kirkko esti tieteen kehittymistä, oli atomiopin kehitys pysähdyksissä lähes 2000 vuotta.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Kokko, K.| Nimeke = Nanorakenteiden fysiikkaa| Osoite =http://users.utu.fi/kokko/wfiles/lec/nano/nano.pdf |Ajankohta = 5.7.2007| Julkaisija =Turun yliopiston fysiikan laitos | Viitattu =9.7.2007}}</ref>

[[Pythagoras]] tunnetaan erityisesti matemaatikkona, mutta hän antoi myös oman panoksensa fysiikkaan. Pythagoras loi matemaattisen musiikinteorian perusteet ja perusti akustisen musiikinteorian monokordimittauksilla.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Murtomäki, Veijo| Nimeke =Antiikin ajan musiikinteoriaa ja teoreetikkoja | Osoite = http://muhi.siba.fi/muhi/bin/view/Articles/ant_antiikki4?s| Ajankohta = | Julkaisija = Sibelius Akatemia| Viitattu =9.7.2007}}</ref> Mitään Pythagoraan tekstejä ei ole säilynyt nykypäiviin, mikä tekee hänen historiallisuutensa epävarmaksi.<ref>{{Kirjaviite|Tekijä=Joost-Gaugier, Christiane L|Nimeke=Measuring Heaven: Pythagoras and his Influence on Thought and Art in Antiquity and the Middle Ages, Ithaca, New York:, ISBN|Vuosi=2006|Sivu=44|Julkaisija=Cornell University Press|Isbn=978-0-8014-7409-5|Kieli={{en}}|www=https://books.google.fi/books?id=Cf9Rj_ADZU4C&pg=PA116&dq=Pythagoreanism&redir_esc=y#v=onepage&q=Pythagoreanism&f=false}}</ref>

[[Aristarkhos Samoslainen|Aristarkhos]] oli ensimmäinen kreikkalainen, joka ehdotti heliosentristä maailmankuvaa, tosin vastaavaan tulokseen oli aiemmin päädytty jo Babyloniassa.

[[Arkhimedes]] oli [[Hellenistinen aika|hellenistisen ajan]] suurin luonnontieteilijä. Hän vaikutti suurimman osan elämästään syntymäkaupungissaan [[antiikin Sisilia|Sisilian]] [[Syrakusa (antiikin kaupunki)|Syrakusassa]]. Arkhimedes on erityisesti tunnettu hänen mukaansa nimetystä [[Arkhimedeen laki|Arkhimedeen laista]], jonka avulla voidaan määrittää kappaleen tilavuus ja tiheys yksinkertaisesti, vaikka se olisi epämääräisen muotoinen. Arkhimedes saavutti useita tieteen kannalta merkittäviä läpimurtoja. Häntä voidaan kutsua fyysikoiden esi-isäksi, koska hän pohjasi fysiikan tutkimisen puhtaasti kokeisiin.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Huusko, Jyrki | Nimeke =Fysiikka: Suuri luonnontiede | Osoite =http://www.student.oulu.fi/~jhuusko/fysiik2.htm | Ajankohta =20.9.1997 | Julkaisija = Oulun yliopisto| Viitattu = 9.7.2007}}</ref> Arkhimedes käytti myös ensimmäisenä matematiikkaa luonnon ymmärtämisessä.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Rasinkangas, Reijo| Nimeke = Antiikin Kreikka ja länsimaisen sivistyksen synty (n. 750–100 eaa.)| Osoite = http://cc.oulu.fi/~rar/historia/A_-700--100.html| Ajankohta = 21.4.2007| Julkaisija = | Viitattu =9.7.2007}}</ref>

Kreikkalaisen tieteen kehitystä hidasti kokeiden puuttuminen. Luonnon lakien ajateltiin olevan pelkin ajatuksin hahmotettavissa. Kehitystä hidasti myös Kreikan valtion rappeutuminen sekä [[Rooman valtakunta|Rooman valtakunnan]] kasvanut paine. Kreikan valtio luhistui lopullisesti vuonna 27 eaa., kun se liitettiin [[Akhaia]]-nimisenä provinssina Rooman valtakuntaan. Osa kreikkalaisesta tieteestä säilyi Rooman vallan yli arabien avulla, osa hävisi kokonaan. Monet kreikkalaiset kirjoitukset hävisivät myös "[[Pimeä keskiaika|pimeällä keskiajalla]]", esimerkiksi Aristoteleen 150 kirjoituksesta vain 30 on säilynyt nykypäivään asti.

==== Rooma ja myöhäisantiikin taantumus ====
[[Tiedosto:Ptolemee.jpg|pienoiskuva|[[Klaudios Ptolemaios]] oli 100-luvulla elänyt tähtitieteilijä. Hän kirjoitti [[Almagest]]in, joka sisältää antiikin Kreikan tiedot tähtitieteestä. Ptolemaioksen on syytetty vääristelleen havaintoja, jotta mallit vastaisivat paremmin todellisuutta.]]

[[Rooman valtakunta]]a pidetään pääasiallisesti sotilasvaltiona eikä niinkään tiedettä ja tutkimusta korostaneena valtiona kuten Kreikkaa. Roomalaiset tosin kykenivät mittaviin insinööritekoihin: he rakensivat laajoja teitä, [[Akvedukti|akvedukteja]] ja siltoja. Erityisesti akvedukteista roomalaiset olivat ylpeitä. Vaikkei tieteen asemaa korostettu samalla tavalla kuten ennen, kehittyi fysiikka kuitenkin myös Rooman valtakunnassa ajanlaskun alun jälkeisenä aikana.

{| class="wikitable" style="text-align:center" align="left"
|+'''Myöhäisantiikin fyysikkoja
|-
!Nimi !! Elinaika
|-
| [[Theon Aleksandrialainen]] || noin 335–405
|-
| [[Johannes Filoponos]] || 500-luku
|-
| [[Eudokios Askalonilainen]] || 600-luku
|-
| [[Leo Filosofos]] || 800-luku
|}

Rooman ajan merkittävin fyysikko oli [[Heron Aleksandrialainen]], joka oli myös matemaatikko ja insinööri. ''Katoptriikka''-teoksessaan hän osoitti geometrisesti, että valon [[Heijastuminen|heijastumislaki]] seuraa Aristoteleen periaatteesta jonka mukaan luonto valitsee aina lyhyimmän tien. Hän myös esitti kaasujen koostuvan hyvin pienistä hiukkasista, jotka täyttivät tyhjiön vain osittain.

[[Länsi-Rooma]]ssa fysiikan kehitystä hidasti vaikutusvaltaa kerännyt [[kristinusko]], eikä [[Bysantti|Bysantissakaan]] tehty merkittäviä tieteellisiä läpimurtoja. Bysantti oli kuitenkin antiikin ja arabien tieteellisen ja taiteellisen ajattelun välitysalusta. Bysantin tieteen kehityksestä kertoo arabialainen oppinut [[al-Dyahiz]], jonka mukaan bysanttilaisilla ei ollut minkäänlaista kirjallisuutta eikä tiedettä. Sen sijaan he olivat varsin eteviä kirkon rakentajia, veistäjiä, käsityöläisiä ja taiteilijoita.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = Klassisen fysiikan historia| Osoite = http://www.norssi.helsinki.fi/Home/FysKem/Fysiikka/Historia/Klassinen%20fysiikka/04_Keskiaika.html| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = Helsingin Normaalilyseo| Viitattu =30.7.2007}}</ref>

Fysiikan ja koko länsimaisen tieteen kehityksen kannalta tärkeä [[Aleksandrian kirjasto]] tuhoutui tulipaloissa. Täysin varmaa ei ole, koska kirjasto tuhoutui. Kirjastossa oli historian saatossa tapahtunut monia tulipaloja, jotka tuhosivat tärkeää kreikkalaista ja idässä tehtyä tiedettä. Arvellaan, että tuhon syypäitä ovat islaminuskoiset arabit, jotka eivät sietäneet ihmisten ja eläinten kuvia tekstien seassa. On myös ehdotettu, että kirjasto tuhoutui [[Julius Caesar]]in hyökkäyksessä.

Kristinusko alkoi levitä nopeasti varhaiskeskiajalla ja se vähensi tieteellisen ajattelun tärkeyttä. Tällöin arabien tekemä käännöstyö oli erityisen tärkeätä kreikkalaisten tietämyksen säilymisen kannalta. Myöhemmin arabiankielisistä teksteistä käännettiin antiikin tietoja takaisin latinaksi.

=== Fysiikka keskiajan Arabiassa ===

Tieteiden kehityksen kannalta arabimaat olivat keskiaikaista Eurooppaa hedelmällisempiä. Antiikin filosofinen perinne siirtyi [[Syyria]]n kautta arabeille, joiden kulttuuri puhkesi kukkaan 800-luvulla Bagdadissa. Kalifi [[al-Ma'mun]] perusti 800-luvulla [[Bagdad]]iin korkeakoulun, jota kutsuttiin ''Viisauden taloksi''.<ref name="Arabit">{{Verkkoviite | Tekijä = Agar, David| Nimeke = Essay Two: Arabic Studies in Physics and Astronomy During 800–1400 AD | Osoite = http://users.jyu.fi/~daagar/index_files/arabs.html| Ajankohta =toukokuu 2001 | Julkaisija = Jyväskylän yliopisto| Viitattu =30.7.2007 | Kieli ={{en}} | arkisto=https://web.archive.org/web/20081004010503/http://users.jyu.fi:80/~daagar/index_files/arabs.html | arkistoitu=4.10.2008}}</ref> Arabit keskittyivät lähinnä tähtitieteen ja matematiikan kehittämiseen, mutta myös fysiikassa edistyttiin. Monet arabimaiden tiedemiehistä eivät olleet alun perin arabialaisia vaan kotoisin arabien valloittamilta alueilta kuten [[Persia]]sta. Itse asiassa koko arabialaisen tieteen nousu oli arabien valloittamien alueiden ansiota.

Antiikin Kreikassa fysiikan tutkimus perustui lähinnä ajatteluun eikä kokeiden tekemiseen. Arabiassa tilanne oli päinvastainen: kokeet olivat paljon tärkeämmässä asemassa kuin ajatuksilla leikkiminen. Arabit olivat ensimmäisiä, jotka käyttivät tutkimuksissaan modernia [[Tieteellinen menetelmä|tieteellistä menetelmää]].<ref name="Arabit" /> Merkittävänä arabialaisena ja kokeellisena tiedemiehenä pidetään 1000-luvulla elänyttä [[Ibn al-Haitham]]ia, joka teki merkittäviä löytöjä [[Optiikka|optiikassa]]. Muita merkittäviä optiikan alan tiedemiehiä oli muun muassa [[al-Kindi]]. Al-Haitham oli ensimmäinen, joka tutki valon [[dispersio]]ta ja muita valoon liittyviä asioita kuten varjoja ja [[sateenkaari]]a. Al-Haitham yritti selittää myös niin sanottua [[kuuilluusio]]ta, jossa horisonttia lähellä oleva [[Kuu]] näyttää suuremmalta kuin korkeammalla taivaalla oleva Kuu. Näiden töiden perusteella häntä pidetään optiikan isänä. Al-Haitham perusteli oikein myös sen, miksi ihmiset näkevät asioita. Hänen mukaansa Auringon valo heijastuu kohteista ja heijastunut valo tulee ihmisen silmään, ja näin näemme kohteen. Yleinen uskomus oli päinvastainen: silmän uskottiin lähettävän säteitä, jotka löysivät ja paljastivat kohteen.

Persialaista tiedemiestä [[Muhammad al-Fazari]]a pidetään [[astrolabi]]n ensimmäisenä rakentajana.<ref>{{Verkkoviite |Nimeke =L'Astrolabe | Osoite = http://dutarte.club.fr/Siteinstruments/Astrolabe.htm|Julkaisija = | Viitattu = 30.7.2007| Kieli = {{fr}}}}</ref> Tieto astrolabista, tärkeästä suunnistusapuneuvosta, levisi islamilaiseen maailmaan kreikkalaisten käännösten avulla. Myös tärkeät matemaattiset apuneuvot, algebran ja algoritmin, keksi persialainen tiedemies, [[Al-Khwarizmi]].

Arabia oli erittäin laaja alue, suurimmillaan lännessä se ulottui koko nykyisen Espanjan alueelle. Lisääntynyt vuorovaikutus eurooppalaisten kanssa edesauttoi tärkeiden arabialaisten kirjoitusten kääntämistä. Näin siirtyivät uudelleen alun perin kreikkalaiset kirjoitukset takaisin Eurooppaan. [[Kirjapaino]] keksittiin Euroopassa 1460-luvulla ja se mahdollisti tekstien nopean ja entistä suuremman leviämisen. Katolinen kirkko ei pystynyt enää tehokkaasti estämään tieteellisten kirjoitusten sekä kirkon opetuksen kanssa ristiriidassa olleiden tekstien leviämistä yrityksistään huolimatta. Tiede oli nousemassa parempaan asemaan Euroopassa.

== Uusi aika ==
{{Pääartikkeli|[[Tieteellinen vallankumous]]}}
[[Tiedosto:Copernicus.jpg|pienoiskuva|Kopernikuksen katsotaan aloittaneen tieteellisen vallankumouksen]]

Uuden ajan lasketaan yleensä alkaneen 1400- ja 1500-lukujen taitteessa. Uuden ajan suuret murrokset kuten [[uskonpuhdistus]], [[löytöretket]] ja [[kirjapaino]] mahdollistivat tieteen nousun katolisen kirkon vallan kustannuksella. Löytöretkillä löydetyt uudet alueet olivat ristiriidassa kirkon opetusten kanssa. [[Fernão de Magalhães]]in laivueen retkikunta todisti lopullisesti Maan pyöreyden purjehtimalla maapallon ympäri. Myös 1500-luvun alussa alkanut uskonpuhdistus heikensi kirkon asemaa erityisesti Pohjois- ja Keski-Euroopassa. Uskonpuhdistus levitti kirjoitus- ja lukutaitoa muille yhteiskuntaluokille kuin ylimystölle. Maalliset hallitsijat saivat enemmän valtaa, mikä mahdollisti entistä paremmin tieteen harjoittamisen. Keskiaikainen maailmankuva murtui lopullisesti 1600-luvun puoliväliin mennessä.

=== Tieteellinen vallankumous ===

1500-luvun loppupuolella alkanut [[tieteellinen vallankumous]] oli tulosta [[renessanssi]]n ajatuksista. Renessanssi edesauttoi löytämään uudelleen antiikin Kreikan, Intian, Kiinan ja Arabian kulttuurin tutkimukset. Arabialaiset olivat kehittäneet 700-luvulta 1400-luvulle antiikin tieteitä edelleen, ja munkit olivat sittemmin kääntäneet teoksia (kuten [[Almagest]]in) latinaksi.

==== Vallankumouksen alku, tähtitiede ====
[[Tiedosto:Portrait Confused With Johannes Kepler 1610.jpg|150px|thumb|left|Johannes Kepler]]

Tieteellisen vallankumouksen katsotaan saaneen alkunsa [[Nikolaus Kopernikus|Nikolaus Kopernikuksen]] julkaisemasta ''[[De revolutionibus orbium coelestium]]'' -teoksesta, jossa hän esitteli aurinkokunnan rakenteen ja ennen kaikkea korvasi maakeskisen maailmankuvan [[aurinkokeskeinen maailmankuva|aurinkokeskisellä]]. Kopernikus oli tehnyt teosta hyvin pitkään ja esitellyt ideoitaan erillisinä teoksina jo aiemmin. Kopernikus kuoli samana vuonna kuin hänen pääteoksensa julkaistiin, mikä luultavasti pelasti Kopernikuksen katolisen kirkon tuomiolta. Hänen teostaan ei myöskään kielletty ennen kuin [[Galileo Galilei]] joutui kuultavaksi katolisen kirkon eteen. Katolisen kirkon opit olivat juurtuneet niin syvälle sen ajan tiedeyhteisöön, ettei Kopernikuksen väitteitä uskottu lainkaan. Vasta sata vuotta myöhemmin Kopernikuksen malli alkoi vakiintua. Aurinkokunnan malli kuitenkin eteni asteittain kohti aurinkokeskistä.

[[Tyko Brahe]] oli merkittävä tanskalainen tähtitieteilijä. Hän opiskeli lakia ja hänen harrastuksenaan oli tutkia tähtitaivasta, mistä myöhemmin tuli hänen ammattinsa. Tutkiessaan [[Saturnus|Saturnuksen]] ja [[Jupiter]]in kohtaamishetkeä vuonna 1563 hän havaitsi Kopernikuksen teoriaan perustuneissa planeettataulukoissa useiden päivien virheitä. Brahe oli uskonnollinen ja tästä hän sai syyn vastustaa Kopernikuksen teoriaa.<ref name="Ursa tieteellinen vallankumous">{{Verkkoviite | Tekijä =Rekola, Rami| Nimeke =Kopernikaaninen vallankumous | Osoite = http://www2.astro.utu.fi/edu/kurssit/ttpk1/ttpkI/10Kopernikus.html| Ajankohta =2002 | Julkaisija =Ursa| Viitattu =30.7.2007}}</ref> Brahe otti tehtäväkseen määrittää Auringon radan, jota varten hänen piti määrittää ilmakehän aiheuttama [[taittuminen]]. Tämä oli ensimmäinen askel kohti tarkkaa [[astrometria]]a. Brahe otti tehtäväkseen myös kerätä tähtiluettelon. Ainoa yleisesti tunnettu tähtiluettelo tuolloin oli [[Hipparkhos Nikaialainen|Hipparkhoksen]] keräämä tähtiluettelo, johon kuului noin 850 tähteä. Brahen päätyö oli planeettojen tutkiminen. Hän laati hyvin laajan aineiston planeettojen liikkeistä.

Brahe hankki havaintojensa käsittelyyn apulaisen nimeltä [[Johannes Kepler]]. Keplerille jäi Brahen aineisto tämän kuoltua ja hän julkaisi toisen Brahen pääteoksen nimeltä ''[[Astronomiæ Instauratæ Progymnasmata]]''. Teos sisältää 777 tähden luettelon sekä aurinkokuntamallin, jossa Aurinko ja Kuu kiertävät Maata, mutta muut planeetat kiertävät Aurinkoa.<ref name="Ursa tieteellinen vallankumous" /><ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Astronomiae Instauratae Progymnasmata| Osoite = http://www.landskrona.astronomy.museum/wvn.asp?p=b&s=m&ss=3| Ajankohta =2004 | Julkaisija = Worldwide network| Viitattu =30.7.2007 | Kieli ={{en}} }}</ref> Mallista tuli melko suosittu, koska siinä ei ollut uskonnollisia ongelmia. Myöhemmin Kepler pystyi tarkentamaan ja todistamaan laskelmillaan Kopernikuksen teorian oikeaksi tosin tarkentaen sitä. Hänen mukaansa Aurinko pyöri akselinsa ympäri ja planeettojen liikkeet ovat ellipsin muotoisia eivätkä pyöreitä, kuten Kopernikus oli ajatellut. Kepler hylkäsi myös Kopernikuksen käsityksen maailmankaikkeudesta suljettuna järjestelmänä.

==== Tieteellinen menetelmä ====
[[Tiedosto:Francis Bacon.jpg|180px|thumb|Francis Bacon]]

Filosofi [[Francis Bacon]] tunnetaan [[Tieteellinen menetelmä|tieteellisen menetelmän]] luojana yhdessä [[René Descartes]]in kanssa. Bacon ei varsinaisesti ollut fyysikko, mutta hän oli tieteellisen ajattelun voimakas tukija. Baconin ihanteena oli mehiläinen, joka kokoaa materiaalia muurahaisen tavoin, muttei jätä työtään kesken vaan tekee keräämästään päätelmiä oman järkensä valossa. Tällä Bacon kuvasi luonnontieteen kehittymistä. Yksittäisestä tapauksesta luodaan lainalaisuus, jonka kuuluu kuvata ilmiötä mahdollisimman laajasti. Bacon oli ”tieteen ilosanoman” levittäjä ja hänen tunnuslauseensa oli ”tieto on valtaa”. Tiede ei ollut arvokasta vain siksi, että sen avulla päästiin selville totuudesta. ”Tieto, joka pyrkii vain mielihyvään, on kuin kurtisaani, joka on olemassa nautintoja varten, muttei tuota hedelmää eikä lisäänny.” Baconin mielestä tieteellistä tutkimusta on käytettävä ihmiskunnan hyväksi kaikin keinoin. Hän oli tietyllä tavalla aikaansa edellä, sillä vasta 1800-luvulla luonnontieteelliseen tutkimuksen tuloksia alettiin soveltaa teollisuuteen ja elinkeinoelämään.<ref>Eurooppalaisen ihmisen aikakirja, s. 99 ja 104</ref>

==== Galilei ja tähtitiede ====
[[Tiedosto:Galileo facing the Roman Inquisition.jpg|thumb|250px|left|Galilei inkvisitiotuomioistuimen edessä]]

[[Galileo Galilei]] on fysiikan historian merkittävimpiä yksittäisiä hahmoja ja ensimmäinen moderni luonnontutkija. Galilei poikkesi aiemmista [[Fyysikko|fysiikan tutkijoista]] siten, että hän ei piitannut niinkään ilmiöiden selittämisestä vaan niiden kuvaamisesta. Galilei perusti tutkimuksensa ennen kaikkea empiirisiin havaintoihin, mutta olennaisena osana tutkimuksissaan hän käytti myös puhdasta matematiikkaa. Erään tarinan mukaan Galilei testasi [[Aristoteles|Aristoteleen]] väittämää, että painavammat kappaleet putoavat nopeammin kuin kevyemmät. Tarinan mukaan Galilei kiipesi [[Pisan torni|Pisan kaltevaan torniin]] mukanaan puolen kilon lyijypaino ja viidenkymmenen kilon tykinkuula.{{Lähde||15. syyskuuta 2008}} Galilei pudotti nämä yhtä aikaa ja havaitsi, että kappaleet putosivat maahan samaan aikaan. Kokeellisuudesta tuli Galilein jälkeen tieteelle ja fysiikalle tunnusomainen piirre. Kokeellisuutta varten kehitettiin välineitä: [[Anton van Leeuwenhoek]] kehitti [[Mikroskooppi|mikroskoopin]] ja Galilei paranteli olennaisesti [[Kaukoputki|kaukoputkea]].

Galilei ei itse keksinyt kaukoputkea vaan se keksittiin Alankomaissa. Saatuaan tietoja kaukoputkesta Galilei rakensi itselleen sellaisen, jolla hän tutki tähtitaivasta. Galilei havaitsi lukemattoman määrän aiemmin tuntemattomia kohteita ja löysi [[Kuu]]n pinnalta kraattereita sekä vuoria, joiden korkeutta hän yritti arvioida. Galilei löysi myös ensimmäisenä [[auringonpilkut]] sekä [[Jupiter]]in neljä kuuta. Tutkimustulokset hän julkaisi vuonna 1610 teoksessaan ''[[Tähtien sanansaattaja]]''. Teos oli myyntimenestys ja kateelliset Galilein virkatoverit kantelivat hänestä [[paavi]]lle. Paavi tuomitsi vuonna 1616 Kopernikuksen ja Galilein kerettiläisiksi (Kopernikus oli tällöin ollut kuolleena lähes sata vuotta) ja heidän kirjansa lisättiin [[Index Librorum Prohibitorum|kiellettyjen kirjojen luetteloon]]. Kirkko painosti Galileita käsittelemään kopernikaanista maailmankuvaa vain hypoteettisesti väittämättä, että se vastasi todellisuutta. Galilei ei palannut moniin vuosiin aiheeseen, mutta vuonna 1632 julkaistiin teos ''[[Dialogi kahdesta suuresta maailmanjärjestyksestä]]''. Kirjan takia hänet kutsuttiin Roomaan [[inkvisitio]]tuomioistuimeen. Galilei joutui peruuttamaan oppinsa heliosentrisestä maailmankuvasta välttääkseen rovion. Hänet tuomittiin elinikäiseen kotiarestiin inkvisition valvonnan alla. Dialogi-teos määrättiin poltettavaksi ja Galilein tuomio määrättiin luettavaksi jokaisessa yliopistossa. Vasta 1980-luvulla katolinen kirkko perui Galilein tuomion.

Yliopistoissa ei haluttu uskoa Galilein tutkimustuloksia kappaleiden liikkeistä. Se oli ristiriidassa 2000 vuotta vallalla olleen Aristoteleen opin kanssa. Galileista tuli ennen kaikkea [[Dynamiikka|dynamiikan]] tutkimuksen suunnannäyttäjä. Galilein työ avasi oven Isaac Newtonin tuleville töille. Newtonin työskentely oli sikäli helpompaa, koska katolisella kirkolla ei ollut Englannissa enää valtaa.

==== Newtonin mekaaninen maailma ====
[[Tiedosto:Sir Isaac Newton by Sir Godfrey Kneller, Bt.jpg|pienoiskuva|Godfrey Knellerin vuonna 1702 maalaama maalaus Isaac Newtonista]]

[[Isaac Newton]] on kuuluisimpia fyysikoita. Hän kehitti [[mekaniikan peruslait]] vuonna 1687 teoksessaan ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]'', joka oli koko tieteellisen vallankumouksen huipentuma. Newton itse totesi, että hänen oli helppo nähdä kauas seisoessaan jättiläisen olkapäillä. Näillä sanoilla Newton tarkoitti, että hänen oli helppo kehittää kappaleiden liikettä koskevat lait hänen edeltäjiensä työn pohjalta. Newtonin oivalluksesta tekee erityisen se, että hän yhdisti Maassa tapahtuvan liikkeen ja planeettojen liikkeet: omenan putoaminen ja Kuun radalla pysyminen pohjautuvat pohjimmiltaan samaan luonnonlakiin, joka riippuu massasta ja kappaleiden välisestä etäisyydestä. Newtonin [[painovoima]]laki selitti aurinkokunnan aurinkokeskisyyden ja planeettojen ellipsin muotoiset radat. Mullistavinta oli juuri se, että Newton ymmärsi yhdistää niin sanotun kuunylisen ja kuunalisen maailman toisiinsa muutamalla kaavalla. Maailmankaikkeudesta tuli mekaaninen sekä mitattavissa ja selitettävissä oleva. Newtonilaisesta ajattelusta tuli tieteen esikuva: luonnon lainalaisuudet tuli mitata ja kuvata matemaattisesti. Newtonin [[Klassinen mekaniikka|klassisen mekaniikan]] pohjana on käsitys absoluuttisesta ajasta ja avaruudesta.

Newtonin ajatukset pysyivät tiedeyhteisön keskeisempänä ajatuksena vuoteen 1900-luvun alkuun asti. Newtonin mekaniikkaa opetetaan edelleen kouluissa, koska se kuvaa tarpeeksi tarkasti normaalia maailmaa.

Newton vaikutti fysiikkaan laajemmin kuin pelkästään mekaniikassa. Hän tutki paljon [[optiikka]]a ja [[termodynamiikka]]a. Newtonin mittaukset optiikassa olivat tarkkoja ja perusteellisia. Newton julkaisi optiikkaa käsittelevät työnsä vuonna 1704 teoksessaan ''[[Opticks]]''. [[Prisma (optiikka)|Prisman]] aiheuttama [[spektri]] tunnettiin jo ennen Newtonia, mutta kunnia [[Dispersio|valon hajoamisen]] selittämisestä annetaan Newtonille, joka ymmärsi ensimmäisenä, että valkoinen valo koostuu kaikista näkyvän valon väreistä ja prismaan osuessaan valo hajoaa spektriin. Näin ollen hajonnut valo on yhdistettävissä toisella prismalla uudelleen valkoiseksi valoksi.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Piikki, Jari| Nimeke = Sateenkaaren tutkimuksen historiaa| Osoite = http://www.ursa.fi/ursa/jaostot/ilmakeha/skaari_hist.html| Ajankohta = 25.1.1998| Julkaisija =Ursa | Viitattu = 19.7.2007| Kieli = }}</ref> Newtonin mielestä valo koostui hiukkasista, jotka ovat erikokoisia ja -luonteisia valon eri väreille.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Rekola, Rami | Nimeke = Taivaallinen kellokoneisto| Osoite = http://www2.astro.utu.fi/edu/kurssit/ttpk1/ttpkI/11Kellokoneisto.html| Ajankohta =2002 | Julkaisija = Ursa| Viitattu =19.7.2007}}</ref> Newtonin optiikan tutkiminen johti myös peilikaukoputken keksimiseen. Newton havaitsi, että eri värinen valo taittui materiaaleissa eri tavalla. Havainto johti keksintöön, että eriväristen valojen [[fokus]]oituvuus eri etäisyyksille linssikaukoputkessa aiheutti kuvien suttuisuuden ja että olisi mahdotonta valmistaa sellaista linssiä, jossa kaikki valo fokusoituisi samalle tasolle. Tämän seurauksena Newton keksi oman versionsa peilikaukoputkesta, jossa ei esiinny [[väriaberraatio]]ta.

Termodynamiikassa Newtonin merkittäväksi keksinnöksi on noussut muun muassa [[Newtonin jäähtymislaki|Newtonin jäähtymislain]] keksiminen.

==== Huygens ja aaltoliike ====
[[Tiedosto:Christiaan Huygens-painting.jpeg|200px|thumb|left|Christiaan Huygens]]

[[Christiaan Huygens]] tunnetaan 1600-luvulla kehittämästään [[Huygensin periaate|Huygensin periaatteesta]]. Huygensin mielestä [[Aaltoliike|aaltoliikkeessä]] jokainen aaltorintaman piste toimii alkeisaallon lähteenä. Huygens lienee myös ensimmäisenä pitänyt valoa aaltoliikkeenä. Huygensin käsitys oli päinvastainen kuin Newtonin, joka piti valoa hiukkasina.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke =Christiaan Huygens (1629–1695) | Osoite = http://www2.hs.fi/extrat/avaruus/saturnus2004/saturnus2004_f02.html| Julkaisija = Helsingin Sanomat| Viitattu =19.7.2007}}</ref> Britti [[Thomas Young]] valmisti koelaitteiston, joka tunnetaan [[Youngin kaksoisrakokoe|Youngin kaksoisrakokokeena]]. Kokeellaan hän todisti valon olevan [[aalto]]liikettä. Nykyään sekä valon tiedetään käyttäytyvän myös hiukkasten tavoin joissain tapauksissa. Tämä selittyy kvanttimekaniikan [[aalto-hiukkasdualismi]]lla.

Huygensin tähtitieteen tutkimukset kohdistuivat [[Saturnus|Saturnukseen]]. Hän myös keksi [[heilurikello]]n ja oli [[Ranskan tiedeakatemia]]n perustajajäsen.

==== Tyhjiö ja termodynamiikan perusta ====

[[Blaise Pascal]] tutki paljon [[paine]]tta ja [[tyhjiö]]tä, jota jo [[René Descartes]] oli tutkinut. Hän mittasi [[ilmanpaine]]en vaihtelua veljensä avulla [[Puy-de-Dôme (tulivuori)|Puy-de-Dôme]]-tulivuorella. Pascal totesi [[Evangelista Torricelli]]n olleen oikeassa tämän väitettyä [[ilmanpaine]]en pienenevän korkeammalle noustessa. Pascal osoitti [[Pascalin periaate|Pascalin periaatteessaan]] vuonna 1654, että nesteen aiheuttama paine on aina yhtä suuri samalla syvyydellä samassa nesteessä. Pascal selitti myös juoksuttimen eli lapon toimintaperiaatteen.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Seppänen, Jouko| Nimeke =Klassisen fysiikan oppihistoria – Luonnonfilosofiasta modernin fysiikan kynnykselle | Osoite = http://www.norssi.helsinki.fi/Home/FysKem/Fysiikka/Historia/Klassinen%20fysiikka/10_Paine-_ja_virtausoppi.html| Selite = Blaise Pascal (1623–1662) – paineen leviämislaki| Julkaisija = Helsingin normaalilyseo| Viitattu =19.7.2007}}</ref>

[[Otto von Guericke]] rakensi muutamien epäonnistuneiden testien jälkeen vuonna 1654 [[Ilmapumppu|ilmapumpun]], jolla hän kykeni luomaan tyhjiön. Tällä kokeella hän kumosi Descartesin päätelmän siitä, että tyhjiötä ei voida saada koskaan aikaan, koska hän piti ulottuvuutta nimenomaan aineen ominaisuutena. von Guericken työ oli pohjana [[höyrykone]]en keksimiselle.

[[Robert Boyle]] teki assistenttinsa kanssa kokeita itse rakentamallaan ilmapumpulla. Boyle havaitsi, että kaasun paine ja tilavuus olivat kääntäen verrannollisia lämpötilan pysyessä koko muutosprosessin aikana vakiona. Tämän pohjalta hän kehitti [[Boylen laki|Boylen laiksi]] kutsutun termodynaamisen lain. Boyle myös havaitsi, että paineen ollessa alhainen myös veden [[kiehumispiste]] laskee.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = HISTORY OF PHYSICS| Osoite = http://www.historyworld.net/wrldhis/PlainTextHistories.asp?groupid=2506&HistoryID=ac25| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = Historyworld.net| Viitattu =21.7.2007 | Kieli ={{en}} }}</ref>

=== Tieteellisen vallankumouksen jälkeinen aika ===

Tieteellisen vallankumouksen katsotaan usein päättyneen Newtonin ''Principiaan''. Näin ollen tieteellinen vallankumous kesti lähes 150 vuotta.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Leikola, Anto| Nimeke = Tutkimuksen menneisyys ja tulevaisuus?| Osoite =http://www.tieteessatapahtuu.fi/005/leikola.htm | Selite = | Ajankohta = Kirjoitus perustuu esitelmään Tampereen yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan järjestämässä Terveystieteiden juhlaseminaarissa 14.4.2000| Julkaisija =Tieteellisten seurain valtuuskunta | Viitattu =20.7.2007}}</ref> Tieteellisen vallankumouksen seurauksena syntynyt uusi luonnontiede tuli yliopistojen ulkopuolelta. Useimmat sen ajan suuret nimet olivat itseoppineita tai suoraan hallitsijan palveluksessa. Valtiovalta alkoi tukea hyödylliseksi havaittuja tieteitä perustamalla [[Tiedeakatemia|tiedeakatemioita]]. Ensimmäiset tällaiset akatemiat syntyivät Englannissa ja Ranskassa 1660-luvulla. [[Berliini]]in tiedeakatemia perustettiin vuonna 1700 ja [[Pietari (kaupunki)|Pietariin]] 25 vuotta myöhemmin. Akatemiat varustivat [[observatorio]]ita, laboratorioita sekä kustansivat tutkimusmatkoja, joiden tulokset päätyivät akatemian haltuun, lisäksi järjestettiin erilaisia kilpailuja ja jaettiin palkintoja lähinnä teknisluonteisista keksinnöistä. Akatemioiden kokoelmat olivat avoinna yleisölle, ja näin saivat nykyaikaiset museot alkunsa.<ref>Eurooppalaisen ihmisen aikakirja, s. 102</ref> Eri maiden akatemiat olivat tiiviissä yhteistyössä ja kirjeenvaihdossa; tiede järjestäytyi pikkuhiljaa.

Luonnontieteet eivät kuuluneet alun perin yliopistojen opettamiin aineisiin, mutta 1700-luvulle tultaessa ne alkoivat vakiinnuttaa asemaansa. Yliopistoilta alettiin vaatia enemmän yhteiskunnallisesti hyödyllistä tietoa, muun muassa teollistumisen tarpeisiin. Esimerkkinä suunnanmuutoksesta on [[Turun akatemia]]n lakkauttama [[Runousoppi|runousopin]] professuuri, jonka tilalle perustettiin [[Taloustiede|taloustieteen]] professuuri.

==== Sähkön tutkiminen 1700-luvulla ====
[[Tiedosto:Franklin-Benjamin-LOC.jpg|pienoiskuva|Benjamin Franklin. Alkuperäisen teoksen on tehnyt Joseph Duplessis vuonna 1783.]]

Yhdysvaltalainen poliitikko ja tiedemies [[Benjamin Franklin]] lennätti [[Ukkonen|ukonilmalla]] leijaa vuonna 1752. Franklin havaitsi leijan toisessa päässä olleessa avaimessa kipinöintiä. Franklin rakensi tämän kokeen perusteella ensimmäisen [[Ukkosenjohdatin|ukkosenjohdattimen]].<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Sundin, Bosse| Nimeke = Sähkökone Pariisin salongeista.| Osoite = http://www.oulu.fi/historia/sundin/bossesundin10.htm|Julkaisija =Oulun yliopisto | Viitattu =20.7.2007}}</ref> Franklin otti käyttöön käsitteet positiivisesta ja negatiivisesta [[Sähkövaraus|sähkövarauksesta]]. Franklin ajatteli sähkön olevan jonkinlaista ainetta tai nestettä. Jos kappaleessa on sähköä ylimäärin, on kappale positiivisesti varautunut, päinvastaisessa tapauksessa varaus on negatiivinen. Franklinin mielestä sähkövaraus ei synny eikä häviä, se vain siirtyy kappaleesta toiseen. Sähköisesti neutraali kappale sisältää yhtä paljon molempia varauksia. Kun varausta siirtyy kahden alun perin neutraalin kappaleen välillä, molemmat varautuvat: toinen negatiivisesti, toinen positiivisesti. Franklin havainnollisti varauksen säilymistä kokeella, jossa kaksi ihmistä seisoi sähköä eristävällä alustalla. Toinen hieroi kankaalla lasisauvaa, jota toinen piteli kädessään. Kumpaankin siirtyi varausta, toiseen kankaasta, toiseen lasisauvasta. Kun heidän sormensa tulivat lähelle toisiaan, niiden välillä näkyi kipinä ja molemmat neutraloituivat. Varauksen säilyminen onkin fysiikan tärkeitä [[Säilymislaki|säilymislakeja]].<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Koivistoinen, Ilkka| Nimeke = Magneettisuudesta ja sähköstä| Osoite = http://solis.lappeenranta.fi/Fy1/WSOYVuorovaikutus/sm1.htm| Selite = Sähkövaraus ei häviä| Julkaisija = | Viitattu =20.7.2007}}</ref> Sähköä tutkittiin tarkemmin vasta 1800-luvulla, mutta Franklinin ja muiden 1700-luvulla tekemät perushavainnot olivat arvokkaita.

Euroopassa sähköä tutki 1700-luvulla etenkin ranskalainen [[Charles Augustin de Coulomb]], joka kehitti [[Coulombin laki|Coulombin lain]], jonka mukaan ”hiukkasen toiseen hiukkaseen kohdistama sähköinen voima on verrannollinen hiukkasten varausten tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.”

==== Atomiteorian synty ====
[[Tiedosto:Dalton_John_desk.jpg|pienoiskuva|vasen|John Dalton]]

Tultaessa 1800-luvulle [[sähkö]] ja [[termodynamiikka]] olivat fysiikan osa-alueet, joissa edistyttiin eniten. Käsitys aineen rakenteesta alkoi selventyä, kun atomioppi heräsi uudelleen eloon. [[John Dalton]] esitteli vuonna 1808 atomiteorian, jonka mukaan kaikki aine koostui pienistä partikkeleista. Dalton oli tullut tähän lopputulokseen tutkimalla kaasujen tilavuuksien suhteita kemiallisissa reaktioissa. Jo ennen Daltonia italialainen [[jesuiitta]]pappi [[Roger Joseph Boscovich]] oli kuvannut vuonna 1758 teoksessaan ''Philosophiae naturalis theoria'' atomeita eräänlaisina pistemäisinä voimakeskittyminä.

Daltonin atomiteoria sai alkunsa, kun hän tutki [[hiilimonoksidi]]a (häkää). Dalton havaitsi, että hiilimonoksidia syntyy, kun [[Happi|hapen]] ja [[Hiili|hiilen]] annetaan reagoida suhteessa 3:4. Kun sitten hiilen ja hapen annetaan reagoida suhteessa 3:8, syntyykin [[hiilidioksidi]]a. Näiden kokemusten pohjalta Dalton ajatteli hiilimonoksidimolekyylin koostuvan yhdestä happi- ja hiiliatomista ja hiilidioksidin yhdestä hiili- ja kahdesta happiatomista. Vastaavilla kokeilla Dalton määritti silloin tunnettujen alkuaineiden suhteellisia [[Atomimassa|atomimassoja]].<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = Mistä tiedämme, että aine koostuu atomeista? | Osoite = http://cc.oulu.fi/~ljalonen/Kurssit/Fysiikka%20ja%20kemia/Fysiikka%20ja%20kemia%20-%20luku%203.pdf| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = | Viitattu =21.7.2007}}</ref>

==== Sähkömagnetismi ====
[[Tiedosto:James Clerk Maxwell.png|200px|thumb|Skotlantilainen James Clerk Maxwell on kuuluisimpia 1800-luvulla eläneistä fyysikoista.]]

Englantilainen fyysikko [[Michael Faraday]] tutki sähköä ja kehitti sitä käyttäviä laitteita. Hän keksi muun muassa [[muuntaja]]n, [[Faradayn häkki|Faradayn häkin]] ja [[sähkömoottori]]n edeltäjän, roottorin. Parhaiten Faraday kuitenkin muistetaan keksimästään induktiosta. Faraday ymmärsi, että muuttuva [[magneettikenttä]] saa aikaan [[Sähkömagneettinen induktio|induktion]]. Faraday loi myös kenttäkäsitteen, jota kuvataan magneettisilla voimaviivoilla.

Skotlantilainen fyysikko [[James Clerk Maxwell]] muistetaan erityisesti sähkö- ja magneettikenttiä koskevista neljästä [[Maxwellin yhtälöt|yhtälöstään]], jotka hän esitteli työssään ''Dynamical Theory of the Electric Field''. Niiden perusteella hän päätteli myös, että [[valo]]kin on [[Sähkömagneettinen aalto|sähkömagneettista aaltoliikettä]]. Maxwellin työ oli aikansa suuri saavutus ja se on erityisen merkittävä, koska sen katsotaan olleen pohjana [[Lorentz-muunnos|Lorentz-muunnokselle]]. Lorentz-muunnos on olennainen [[suhteellisuusteoria]]n työkalu liikkeessä olevan kappaleen koordinaatistosta paikallaan olevan kappaleen koordinaatistoon siirryttäessä. Koordinaatistomuunnosten merkitys elektrodynamiikassa ilmenee esimerkiksi tilanteessa, jossa varaus on liikkeessä levossa olevan kappaleen suhteen. Liikkeessä oleva varaus näkee varauksen aiheuttaman sähkökentän, mutta varaus ei aiheuta levossa olevan kappaleen koordinaatistossa magneettikenttää. Jos kappale kuitenkin liikkuu varaukseen nähden, varaus kuljettaa kappaleen näkökulmasta sähkövirtaa ja aiheuttaa magneettikentän. Maxwellin yhtälöt eivät kuitenkaan olleet invariantteja [[Galilein muunnos|Galilein muunnoksessa]], ja fyysikoilla oli edessään vakava ongelma. Tämän ongelman ratkaisi Maxwellin kuoleman jälkeen [[Hendrik Lorentz]], joka keksi Lorentz-muunnoksen – oudolta tässä tuntui se, että kappaleiden kokemat ajat riippuvat kappaleen liiketilasta.

Maxwell tutki sähkön lisäksi muitakin fysiikan alueita. Hän osoitti muun muassa sen, että [[Saturnuksen renkaat|Saturnuksen renkaiden]] täytyy koostua erillisistä hiukkasista. Hän myös tutki [[Kineettinen kaasuteoria|kineettistä kaasuteoriaa]].

Saksalainen [[Heinrich Hertz]] onnistui ensimmäisenä tuottamaan ja vastaanottamaan [[Sähkömagneettinen säteily|sähkömagneettisia aaltoja]] värähtelypiirien avulla. Tuottaessaan sähkömagneettisia aaltoja sähköpurkauksen avulla Hertz havaitsi myös sattumalta, että sähköpurkauksessa syntynyt valo voimisti toisessa laitteessa käynnissä ollutta sähköpurkausta. Kyseinen ilmiö tunnetaan [[Valosähköinen ilmiö|valosähköisenä ilmiönä]], jota Hertz ei kyennyt selittämään eikä hän uskonut ilmiöllä olevan mitään käytännön merkitystä.

==== Termodynamiikka ja energian säilyminen ====

Myös termodynamiikka kehittyi voimakkaasti 1800-luvulla. Vielä vuosisadan alussa oletettiin yleensä, että [[lämpö]] olisi erityinen aine, [[kalorikki]], joka voisi siirtyä kappaleesta toiseen. Tutkimus johti kuitenkin pian päätelmään, että lämpö onkin aineen pienimpien osasten, atomien ja molekyylien liikettä. [[James Joule]] osoitti, että tiettyä määrää [[Mekaaninen energia|mekaanista energiaa]] vastaa aina tietty määrä lämpöä. Tämän perusteella [[Hermann von Helmholtz]] esitti 1840-luvulla yleisen [[Energian säilymislaki|energian säilymislain]], jolla on keskeinen merkitys fysiikan kaikilla aloilla. Termodynamiikassa se tunnetaan myös ''ensimmäisenä pääsääntönä''.

[[William Thomson]] (tunnetaan myös lordi Kelvininä) tutki myös sähkömagnetismia, mutta tuli tunnetuksi työstään termodynamiikan parissa. Thomson osoitti tutkimuksissaan, että lämpötilalla on alaraja, [[absoluuttinen nollapiste]], jonka hän johti teoreettisesti. Hänen mukaansa on nimetty [[SI-järjestelmä]]n mukainen lämpötilan absoluuttinen yksikkö [[Kelvin]]. Thomson määritti myös maapallon iän vuonna 1862 arvioimalla sen lämpötilan laskuun perustuen. Thomsonin saama ikäarvio oli 24–400 miljoonaa vuotta. Thomsonin laskuissa oli kuitenkin perusvirhe: hän ei ottanut huomioon maapalloa lämmittäviä tekijöitä kuten [[Radioaktiivinen hajoaminen|radioaktiivista hajoamista]]. Tosin radioaktiivisuutta ei tuohon aikaan vielä tunnettu.

==== Entropia-käsitteen kehittyminen ====
[[Tiedosto:Boltzmann2.jpg|pienoiskuva|vasen|Itävaltalainen fyysikko Ludwig Boltzmann]]

[[Ludwig Boltzmann]] oli 1800-luvun termodynamiikan kärkinimi. Hän selvensi [[entropia]]n käsitettä. Boltzmannin mukaan [[entropia]] on suora seuraus atomien olemassaolosta. Tuohon aikaan atomeja ei ollut täysin hyväksytty kuvaamaan kaikkeuden rakennetta. Boltzmann osoitti myös [[Termodynamiikan pääsäännöt|termodynamiikan toisen pääsäännön]] olevan seurausta hiukkasten liikkeiden tilastollisista ominaisuuksista. Boltzmannin työt olivat aikanaan kiisteltyjä, mutta aikaa myöten työt johtivat uuden fysiikan haaran, [[Statistinen fysiikka|statistisen fysiikan]], kehittymiseen.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Karttunen, Hannu| Nimeke = Boltzmann, Ludwig| Osoite = http://www2.astro.utu.fi/zubi/people/boltzman.htm| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = Ursa| Viitattu = 21.7.2007}}</ref>

Boltzmann esitti teorioissaan, että maailmankaikkeus oli ajautumassa ajan mittaan [[lämpökuolema]]an, koska kaikkeus pyrkii jatkuvasti epäjärjestykseen. Teoria oli Boltzmannin aikana kiistelty, sillä kaikkeuden tiedettiin olevan hyvin vanha ja aprikoitiin, miksei sitten kaikkeus ole epäjärjestyneempi mitä se todellisuudessa on. Boltzmann vastasi tähän, että äärettömän pitkän ajan kuluessa myös järjestys voi syntyä itsestään, tämä on tosin epätodennäköistä, mutta kuitenkin mahdollista. Vastaus ei ollut kovinkaan tyydyttävä tiedepiireissä, sillä se tarkoittaisi sitä, että aika kuluu eri paikoissa eri tavalla ja tämä oli vastoin silloista käsitystä ajasta.

==== Röntgensäteily ja radioaktiivisuus====

Saksalainen [[Wilhelm Conrad Röntgen]] tuli tunnetuksi työstään sähkömagnetismin parissa. Hänen mukaansa nimetyt [[Röntgensäteily|röntgensäteet]] oli kuitenkin onnistuttu tuottamaan jo ennen häntä. Röntgen teki vuonna 1895 kokeita [[Tyhjiöputki|tyhjiöputkella]] tutkiessaan niin sanottuja [[Katodisäde|katodisäteitä]], joita tutkittiin tuolloin lähes joka puolella maailmaa erittäin paljon. Eräänä iltana pimeän tultua Röntgen peitti putken mustalla pahvilla, jotta voisi havaita paremmin putken tuottaman [[fluoresenssi]]n. Yllätyksekseen hän huomasi jonkin matkan päässä putkesta pöydällä olleen [[bariumplatinosyanidi]]lla päällystetyn fluoresoivan levyn hehkuvan heikosti. Hehku voimistui, kun levy vietiin lähemmäs putkea ja heikkeni levyä loitonnettaessa. Röntgen oli varma, että hän oli kohdannut uuden säteilymuodon, joka kykeni läpäisemään kiinteitä kohteita. Röntgen sai löydöstään ensimmäisen [[Nobelin fysiikanpalkinto|Nobelin fysiikanpalkinnon]] vuonna 1901.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Supponen, Mikko & ja Peltola, Jaakko| Nimeke =Hammasröntgenkuvauksen alkuvuosien historiaa I Röntgensäteilyn löytyminen | Osoite = http://www.terveysportti.fi/terveysportti/ekirjat.Naytaartikkeli?p_artikkeli=shl00068| Ajankohta =2006 | Julkaisija =Suomen Hammaslääkärilehti | Viitattu =22.7.2007}}</ref>

Ranskalainen [[Henri Becquerel]] teki myös suuren löydön, joka on sittemmin mullistanut maailman energiantuotantoa. Hän löysi vuonna 1896 [[uraani]]n [[Radioaktiivisuus|radioaktiivisuuden]], muttei osannut selittää sitä. Tiedemaailma ei aluksi ollut Becquerelin havainnoista kiinnostunut, sillä löydön arveltiin olleen vain yksi valon esiintymismuoto. Vasta muutamaa vuotta myöhemmin [[Pierre Curie|Pierre]] ja [[Marie Curie]] alkoivat tutkia sitä systemaattisesti, jolloin he löysivät uusia, vielä voimakkaammin radioaktiivisia alkuaineita, kuten [[radium]]in. Curiet ja Becquerel saivat löydöstään Nobelin fysiikan palkinnon vuonna 1903. Curiet havaitsivat, että kyseessä oli atomin sisäinen ominaisuus, joka johtui sen epästabiilisuudesta. Säteilyn ominaisuuksien tarkempi tutkiminen johti myös [[atomiydin|atomiytimen]] löytämiseen. Todettiin, että vain osa ytimistä on stabiileja, muut hajoavat tietyllä nopeudella ja tämä hajonta aiheuttaa radioaktiivista säteilyä. Löytö perusti täysin uuden fysiikan tutkimiseen keskittyneen haaran, [[Ydinfysiikka|ydinfysiikan]].<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Enqvist, Kari | Nimeke = Radioaktiivinen säteily -elämän ja kuoleman lähettiläs| Osoite = http://yliopistolehti.helsinki.fi/1996_11/ylart1.htm| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija =Yliopisto-lehti | Viitattu = 22.7.2007}}</ref> Kaikkien alkuaineiden atomiytimien todettiin koostuvan samoista hiukkasista, [[Protoni|protoneista]] ja [[Neutroni|neutroneista]]. Ydinfysiikkaa sovelletaan [[Ydinreaktori|ydinreaktoreissa]] energian tuottamiseen.

== Moderni fysiikka muuttaa käsityksen ==
{{Pääartikkeli|[[Modernin fysiikan historia]]}}

1800-luvun lopulla fysiikan tutkimisen uskottiin pian olevan ohi ja kaiken mahdollisen olevan selitetty fysiikan avulla. Myöhemmin osoittautui, että tämä usko oli harhaluulo ja lähes 300 vuotta vallinnut newtonilainen mekaniikka osoitettiin vääräksi.

{{Sitaatti2|right|Pitää tietenkin olla varovainen sellaisten väitteitten esittämisessä, että fysiikalla ei enää olisi tarjottavanaan yllätyksiä, jotka ylittäisivät sen tähänastiset saavutukset. Vaikuttaa kuitenkin ilmeiseltä, että enimmistä tärkeistä periaatteista ollaan jo hyvin selvillä ja että tulevat edistysaskeleet saadaan soveltamalla näitä periaatteita esille tuleviin uusiin ilmiöihin… Muuan arvostettu fyysikko [lordi Kelvin] on huomauttanut, että tulevaisuudessa fysiikan totuuksia täytyy etsiä kuudennen desimaalin kohdalta.|[[Albert Michelson]], 1894|<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Maalampi, Jukka | Nimeke =Fysiikan historia | Osoite = http://www.phys.jyu.fi/homepages/maalampi/Historia/Fysiikan_historia_1.ppt| Selite = | Ajankohta =Syksy 2003 | Julkaisija = Jyväskylän yliopiston fysiikan laitos| Viitattu = 22.7.2007}}</ref>}}

Ihmisten tiede- ja fysiikkausko oli korkeimmillaan 1800-luvulla. Suuret läpimurrot sähkön tutkimisessa sekä muilla fysiikan aloilla saivat ihmiset luottamaan tieteeseen niin paljon, että siltä odotettiin vastausta kaikkiin ihmisen ongelmiin. Seuraavalla vuosisadalla mielipide kuitenkin muuttui nopeasti päinvastaiseksi, [[suhteellisuusteoria]] ja [[kvanttimekaniikka]] veivät fysiikan maalaisjärjen ulottumattomiin, ja toinen maailmansota sekä [[Japani]]in pudotetut ydinpommit muuttivat tieteeseen suhtautumista.

Fysiikassa heräsi varsinkin [[Arjalaisuus|arjalaisuutta]] kannattaneiden vaikutuksesta uusi juopa. Nobel-palkitut [[Philipp Lenard]] ja [[Johannes Stark]] kampanjoivat päämääränään jakaa fysiikka epäterveeseen juutalaiseen ja terveeseen [[Arjalainen fysiikka|arjalaiseen fysiikkaan]]. [[Albert Einstein]]in ja hänen suhteellisuusteoriansa katsottiin siten kuuluvan epäterveeseen luokkaan. Suomessa jakoa kannatti muun muassa silloinen [[Teknillinen korkeakoulu|Teknillisen korkeakoulun]] rehtori [[Hjalmar Mellin]].<ref>{{Kirjaviite | Tekijä = Toimittanut Per Schybergson| Nimeke =Totuuden nimessä: Kaksitoista merkittävää Suomen Tiedeseuran jäsentä | Vuosi = 1998| Julkaisija = Suomen Tiedeseura| Tunniste ={{ISSN|0783-5892}} }}</ref>

Mittaustekniikka parani selvästi 1900-luvulla. Atomia pystyttiin tutkimaan entistä tarkemmin, mikä myös edisti [[kemia]]n perusteiden tutkimista.

=== Muutos alkaa mustasta kappaleesta ===
[[Tiedosto:Gustav R. Kirchhoff.jpg|pienoiskuva|Gustav Kirchhoff esitti ensimmäisenä ongelman koskien mustan kappaleen säteilemän säteilyn lakia. Hän ymmärsi, että laki on olemassa, muttei itse keksinyt sitä.]]

Fysiikka koki suuren murroksen 1900-luvun alkuvuosina. Merkittävä murroksen aiheuttaja oli [[Gustav Kirchhoff]]in ongelma [[mustan kappaleen säteily]]n ennustavan lain muodostamisesta 1830-luvulla. Toinen merkittävä tieteen harha-askel, joka korjattiin 1900-luvulla, oli valon käyttäytymisen selittäminen mekaniikan avulla. Oli syntynyt käsite [[Valoeetteri|eetteristä]], väliaineesta jota pitkin valon uskottiin kulkevan samalla tavoin kuin ääni ilmassa. Eetterin ominaisuudet olivat kuitenkin ristiriitaisia: sen piti olla nestemäistä, jäykkää, taipuvaista, kovaa ja kitkatonta.

==== Planck: kvantittuminen ====

Mustan kappaleen säteily oli ollut ongelmana fyysikoille aina vuodesta 1862 lähtien. Mustan kappaleen säteilyä yritettiin selittää useilla erilaisilla laeilla, onnistumatta. Laeilla pystyttiin kuvaamaan säteilyä tietyllä aallonpituusvälillä, muttei suinkaan kaikilla. [[Heinrich Rubens]] ja [[Ferdinand Kurlbaum]] olivat keksineet jäännössäteilymenetelmän, joka antoi ensiarvoisen tärkeätä tutkimustietoa. Rubensin vieraillessa [[Max Planck]]in luona Planck sai tietoja Rubensin tekemien mittausten tuloksista. Näiden tietojen pohjalta Planck sai luoduksi toimivan lain mustan kappaleen säteilylle. Tämä vaati kuitenkin energiakäsitteen muuttamista. Planck kuvasi mustan kappaleen säteilyä aallonpituuden funktiona, jossa hän yhdisti [[Wilhelm Wien]]in ja Rayleigh-Jeansin teoriat kuvaamalla energian uudella tavalla: energia ei voinut olla jatkuvaa vaan se oli epäjatkuvaa, pienistä energiapaketeista koostuvaa.

Planck esitteli ideansa [[Saksan fyysikkoseura]]n jäsenille 14. marraskuuta 1900.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Kari Enqvist| Nimeke =Kvanttifysiikan synnystä 100 vuotta | Osoite = http://www.helsinki.fi/~enqvist/artikkeli.dir/planck00.ps|Viitattu = 22.7.2007}}</ref> Huolimatta siitä, että energiaa voitiin Planckin mukaan kuvata kahdella päinvastaisella tavalla, ideaan ei kohdistettu suurtakaan huomiota. Planck itsekin epäili omaa teoriaansa. Työnsä yhteydessä Planck määritteli luonnonvakion, jota kutsutaan [[Planckin vakio]]ksi. Planck oletti, että kvantin energia on <math>nhf</math>, jossa <math>h</math> on Planckin vakio, <math>f</math> on taajuus ja <math>n</math> on 1, 2, 3, ... Albert Einstein osoitti myöhemmin, että sähkömagneettinen säteily koostui kvanteista, joiden energia on <math>hf</math>. Einstein käytti tätä ja Niels Bohrin kehittämää atomimallia hyväkseen ja johti Planckin säteilylain uudelleen vuonna 1917.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke =43 Planckin säteilylaki | Osoite = http://www.fyslab.hut.fi/kurssit/Tfy-3.15x/Teoria/tyo43.pdf |Ajankohta = | Julkaisija = Teknillinen korkeakoulu| Viitattu =3.7.2007}}</ref>

==== Einstein: annus mirabilis ====
[[Tiedosto:Albert Einstein photo 1920.jpg|pienoiskuva|vasen|Albert Einstein vuonna 1920]]

Saksalainen fyysikko, tuolloin patenttivirkailija, [[Albert Einstein]] laittoi fysiikan kivijalat koetukselle vuonna 1905. Vuotta kutsutaan nimellä ''annus mirabilis'' (ihmeiden vuosi). Einstein julkaisi tuona vuonna viisi työtä, joista kolme mullisti maailmaa.

Ensimmäinen Einsteinin ihmeiden vuoden työ oli Heinrich Hertzin löytämän [[Valosähköinen ilmiö|valosähköisen ilmiön]] selittäminen. Einstein käytti tässä apunaan Planckin teoriaa energian kvantittumisesta. Einsteinin mukaan valo voi irrottaa metalleista elektroneja, jos siinä on vain tarpeeksi energiaa. Tästä työstä Einstein sai vuonna 1921 [[Nobelin fysiikanpalkinto|Nobelin fysiikanpalkinnon]]. Valosähköistä ilmiötä käytetään nykyään hyödyksi muun muassa kameroissa ja [[valokenno]]issa.

Seuraavaksi Einstein selitti [[Brownin liike|Brownin liikkeen]]. Englantilainen [[Kasvitiede|botanisti]] [[Robert Brown]] havaitsi 1800-luvulla, että siitepöly, tuhka ja muu hienojakoinen materiaali liikkuu epäsäännöllisiä ratoja pitkin nesteessä. Atomin käsite ei ollut tuolloin kovinkaan hyväksytty. Monien epäonnistuneiden yritysten jälkeen Einsteinin onnistui selittää ilmiö: epäsäännöllinen liike johtuu atomien lämpöliikkeestä. Lämpöliikkeessä atomit törmäilevät toisiinsa ja törmäily eri osiin on satunnaista. Törmäilyt saavat hiukkasen liikkeelle ja törmäysten määristä eri kohtiin liikuttaa hiukkasta satunnaisesti. Tämä oli vahva näyttö sille, että materiaali koostuu atomeista.

Kolmas merkittävä työ oli [[suppea suhteellisuusteoria]]. Einstein hylkäsi teoriassaan eetterikäsitteen sekä aiemman käsityksen liikkeestä ja ajasta. Fyysikot ajattelivat valon ja sähkön kulkevan väliaineessa, jota kutsuttiin [[Valoeetteri|eetteriksi]]. Einsteinin mukaan liike on suhteellista, eli tasanopeuksisen liikkeen nopeus riippuu siitä minkä suhteen nopeus mitataan. Autossa istuessaan ihminen on levossa autoon nähden, mutta jatkuvassa liikkeessä tiehen nähden. Tämä klassinen suhteellisuusperiaate tunnettiin jo huomattavasti aiemmin. Einstein huomautti, että erityisesti [[sähkömagnetismi suhteellisuusteoriassa|sähkömagneettista]] kenttää kuvaavat luonnon lait ovat samat kaikilla tasaisessa liikkeessä olevilla kappaleilla. Esimerkiksi (lähes) [[Valonnopeus|valon nopeudella]] etenevä ihminen näkee aina kasvonsa edessään olevasta peilistä. Valon nopeus on vakio, joten se on sama kaikissa koordinaateissa huolimatta siitä, mikä on kappaleen nopeus – ja valon nopeus on myös suurin mahdollinen fysikaalinen nopeus. [[Klassinen fysiikka|Klassisen fysiikan]] mukaan ajateltuna juoksija ei näe kasvojaan, koska hän juoksee valoaaltojen rinnalla eivätkä aallot ehdi koskaan heijastua takaisin peilistä. Jotta ajatus toimisi, piti Einsteinin muuttaa ajan käsitettä: [[aika]] ei kulje kaikissa systeemeissä samalla tavalla. Muita seurauksia on muun muassa [[Pituuskontraktio|pituuden lyheneminen]].

Muut Einsteinin ihmevuonnaan saavuttamat tulokset olivat Einsteinin väitöstyö, jossa hän laski [[sokeri]]molekyylin koon, ja suppean suhteellisuusteorian laajennus, jossa esiteltiin kenties kuuluisin fysiikan kaava [[E=mc²]].

==== Thomson, Rutherford ja Bohr: atomimalli ====

Einstein oli todistanut kokeellisesti atomien olemassaolon, mutta se ei vielä riittänyt. Fysiikka tieteenä ei ollut läheskään valmis. Aineen pohjimmainen rakenne oli selvittämättä. [[J. J. Thomson]] oli jo vuonna 1897 havainnut kokeissaan [[elektroni]]n. Seitsemän vuotta myöhemmin hän esitteli niin sanottua [[rusinapullamalli]]a ('Thomsonin malli'), jossa elektronit olivat kiinni kimmoisessa atomissa kuten rusinat pullassa. [[Ernest Rutherford]] osoitti vuonna 1911, ettei Thomsonin malli ollut riittävä ja hän erotti atomista kaksi osaa: ytimen ja elektronipilven. Rutherfordin mallissa elektronit kiertävät tarkkoja ratoja, eivätkä ne voi muuttaa ratojaan. Malli ajautui ongelmaan, sillä sen mukaan ydintä kiertävien elektronien olisi pitänyt lähettää jatkuvaa sähkömagneettista säteilyä. Tämän ongelman ratkaisi [[Niels Bohr]], joka oli saanut tutkijatohtoristipendin Englantiin, missä hän hakeutui Thomsonin laboratorioon [[Cambridgen yliopisto|Cambridge]]en. Bohr kertoi suoraan Thomsonille, mitä hän ajatteli tämän atomimallista ja heidän suhteensa muuttui riitaisaksi. Vuotta myöhemmin Bohr pääsi töihin Rutherfordin laboratorioon, ja hän julkaisi oman atomimallinsa vuonna 1913.

Bohrin malli poikkeaa Rutherfordin mallista näkyvimmin siinä, että elektronit pystyivät siirtymään diskreettien ratojen välillä. Alin tila on vähäenergiaisin, ja energia nousee asteittain mitä suuremmaksi radan etäisyys ytimestä käy. Malli selittää atomien säteilemän sähkömagneettisen säteilyn elektronien siirtymisellä [[energiataso]]jen välillä. Elektronin siirtyessä suuremmalta tasolta pienemmälle elektroni säteilee ylimääräisen energian. [[Bohrin malli]] sisältää ajatuksia [[Kvanttimekaniikka|kvanttimekaniikasta]], mutta se ei ole puhtaasti [[kvanttimekaaninen atomimalli]]. Bohrin mallin tiedetään olevan virheellinen, mutta sen yksinkertaisuuden takia sitä opetetaan edelleen kouluissa. Kvanttimekaniikan kehittyessä syntyi uusi atomimalli.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = Atomin kvanttimekaaninen atomimalli| Osoite = http://www.lce.hut.fi/teaching/S-114.1327/Luennot_2007/Kvanttifysiikka_luku4.pdf| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = Helsingin yliopisto| Viitattu =23.7.2007}}</ref>

==== Nordström ja Einstein: painovoimateoria ====
[[Tiedosto:Gunnar Nordström.jpg|pienoiskuva|upright|Gunnar Nordström vaikutti suuresti fysiikkaan, mutta hänen saavutuksensa ovat jääneet huomiotta.]]

Albert Einstein kohautti maailmaa uudelleen vuonna 1915 julkaistessaan [[Yleinen suhteellisuusteoria|yleisen suhteellisuusteorian]]. Teoria keskittyy painovoiman syyn selvittämiseen. Einstein ei ollut kuitenkaan ainoa, joka 1910-luvun alussa pyrki selvittämään samaa asiaa. Suomalaisella [[Gunnar Nordström]]illä on huomattava osuus teorian kehityksessä. Nordströmin teoria oli ennen Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa paras vaihtoehto painovoiman selittämiselle. Einstein itse tutki Nordströmin teoriaa hyvin paljon. Nordströmin teoriaa voidaan kutsua yleisen suhteellisuusteorian skalaarimuotoiseksi edelläkävijäksi (yleisessä suhteellisuusteoriassa käytetään [[tensori]]laskentaa). Nordströmin teoria ennusti muun muassa sen, ettei valo kaareudu painovoimakentässä.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Isaksson, Eva | Nimeke = Gunnar Nordström, suomalainen Einstein: painovoiman teoriaa 1910-luvulla| Osoite = http://www.helsinki.fi/~eisaksso/nordstrom/gunnar.html| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija =Helsingin yliopisto | Viitattu =23.7.2007}}</ref>

Einsteinin ja Nordströmin kilpailevia teorioita oli tarkoitus testata Etelä-Venäjällä elokuussa vuonna 1914. Testausta ei koskaan tehty, sillä tutkimusryhmä kaapattiin. Einsteinin julkaisema yleinen suhteellisuusteoria ei aluksi vakuuttanut gravitaatiosta kiinnostuneita fyysikoita. [[Max von Laue]] piti vuonna 1917 Nordströmin teoriaa huomattavana kilpailijana Einsteinin teorialle. Kokeellinen todistus saatiin vuonna 1919 auringonpimennyksen aikana suoritetuista mittauksista, jotka kallistivat vaa'an Einsteinin teorian eduksi. Yleinen suhteellisuusteoria muuttaa myös ajan käsitystä. Suppeassa suhteellisuusteoriassa Einstein esitti ajan olevan suhteellista ja yleisessä hän laajentaa ajan käsitettä siten, että myös aika on paikallista.

==== De Broglie: aalto-hiukkasdualismi ====

[[Kvanttimekaniikka|Kvanttimekaniikan]] katsotaan syntyneen, kun ranskalainen fyysikko [[Louis de Broglie]] kehitti teoriaansa. Aiemmin havaitun valon [[aalto-hiukkasdualismi]]n innoittamana de Broglie päätteli, ettei valo voi olla aineeseen verrattuna erikoistapaus. De Broglie väitti, että hiukkasilla, kuten protonilla ja elektronilla, esiintyy vastaavanlaista [[aalto-hiukkasdualismi]]a eli hiukkasilla on sekä aallon että hiukkasen ominaisuudet. De Broglie esitti vuonna 1923 hiukkasen aallonpituudelle kaavan ''λ=h/p'' jossa ''λ'' on hiukkasen aallonpituus, ''h'' on [[Planckin vakio]] ja ''p'' on hiukkasen [[liikemäärä]]. Kokeellinen todistus tälle saatiin kolme vuotta myöhemmin.

==== Pauli: kieltosääntö ====

Itävaltalainen [[Wolfgang Pauli]] esitti vuonna 1925 teorian, jonka mukaan yhdessä kvanttitilassa ei voi olla kahta samanlaista elektronia. Sääntö tunnetaan [[Paulin kieltosääntö]]nä. Pienin poikkeama syntyy elektronin [[spin]]ien vastakkaisesta luvusta, muut kvanttitilat säilyvät samoina. Pauli itse vastusti spin-käsitettä, joka kuvaa hiukkasen ”pyörimistä”. Pyörimistä ei tule ymmärtää sellaisena kuin se tavanomaisesti ajatellaan – jos näin olisi, elektroni pyörisi kymmenkertaisella valonnopeudella akselinsa ympäri. Paulin kieltosääntö syntyi ongelmasta, jossa joka kahdeksas alkuaine oli samankaltainen. Pauli selitti tämän kieltosäännöllään.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Enqvist, Kari | Nimeke = Spin – Aineen merkillinen perusominaisuus| Osoite = http://www.helsinki.fi/~enqvist/artikkeli.dir/dimensio.html| Selite = | Ajankohta = | Julkaisija = | Viitattu =23.7.2007}}</ref>

==== Heisenberg: epätarkkuusperiaate ====

[[Werner Heisenberg]] on myös kvanttimekaniikan tärkeitä kehittäjiä. Heisenberg laati vuonna 1925 kvanttimekaniikan matriisiformalismin, mistä hän sai myös Nobelin fysiikanpalkinnon. Parhaiten Heisenberg tunnetaan epätarkkuusperiaatteen kehittämisestä. [[Heisenbergin epätarkkuusperiaate|Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen]] mukaan hiukkasten tiettyjä [[observaabeli]]pareja ei voida mitata äärettömän tarkasti niin, ettei toisen ominaisuuden mittaus karkeistuisi toisen tarkentuessa.

==== Schrödinger: aaltofunktio ====
De Broglien ajatuksista kiinnostunut [[Erwin Schrödinger]] esitti vuonna 1926 formalismin, jossa hiukkasten paikkaa avaruudessa kuvataan todennäköisyysjakaumilla. Jakaumaa kuvaava aaltofunktio saadaan [[Schrödingerin yhtälö]]n ratkaisuna. Myöhemmin huomattiin, että Heisenbergin matriisimekaniikka ja Schrödingerin aaltomekaniikka olivat saman asian eri esitysmuodot. Schrödinger muistetaan myös vuonna 1933 esittämästään [[Schrödingerin kissaparadoksi]]sta.

==== Born: todennäköisyystulkinta ====

[[Max Born]] oli myös 1920-luvun puolivälissä syntyneen kvanttimekaniikan perustajia. Hänen panoksensa kvanttimekaniikkaan oli niin sanottu [[todennäköisyystulkinta]]. Max Born esitti vuonna 1926, että aaltofunktio korotettuna toiseen potenssiin antaa todennäköisyysalueen, josta hiukkanen on löydettävissä. Tämän mukaan ei voida siis sanoa, että hiukkanen, esimerkiksi elektroni, on täsmälleen määrätyssä paikassa, vaan että sen löytämiselle tietystä paikasta on aina tietty [[todennäköisyys]].<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Blinnikka, Kyösti | Nimeke =Einstein-Podolsky-Rosen-paradoksi (EPR-paradoksi) ja Bellin teoreema | Osoite =http://www.kolumbus.fi/kblinnik/epr/johdanto.htm | Selite = | Ajankohta =Perustuu Kyösti Blinnikan vuonna 1989 tekemään pro graduun | Julkaisija = | Viitattu = 5.7.2007}}</ref>

==== Dirac: antimateria ====

[[Paul Dirac]]in panostus kvanttimekaniikkaan on myös ollut merkittävä. Hänet muistetaan ehkä parhaiten [[antimateria]]n teoreettisesta löytämisestä. Paul Dirac kehitti vuonna 1928 suhteellisuus- ja kvanttiteorioita yhdistelleen elektronin käyttäytymistä kuvaavan yhtälön. Tämä ratkaisi kvanttimekaniikkaa piinanneen ongelman: kvanttimekaniikan mukaan oli olemassa hiukkasia, joiden nopeus oli lähellä [[Valonnopeus|valonnopeutta]]. Dirac huomasi kehittämässään yhtälössä oudon piirteen: se antoi kaksi ratkaisua. Yhtälö antoi kahdelle elektronille energiat, mutta toisen piti olla positiivisesti ja toisen negatiivisesti varautunut. Dirac päätteli tästä, että on olemassa [[Antihiukkanen|antihiukkasia]] eli hiukkasia, jotka ovat muutoin identtisiä parinsa kanssa, mutta niillä on merkiltään päinvastainen varaus. Antielektroni löydettiinkin vuonna 1932.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = | Nimeke = Antimateria| Osoite = http://www.edu.vantaa.fi/martinlu/cern/Antimateria.rtf| Ajankohta = | Julkaisija = | Viitattu =30.6.2007 | Kieli = }}</ref>

==== Feynman, Stinger ja Tomonaga: kvanttikenttäteoria ====

Paul Dirac oli osallisena niin sanotun [[kvanttikenttäteoria]]n synnyssä yritettyään kuvata [[Sähkömagneettinen kenttä|sähkömagneettista kenttää]] kvanttien avulla. Merkittävin saavutus teorian osalta tehtiin 1948, kun [[Richard Feynman]] ja [[Julian Schwinger]] sekä heistä riippumatta [[Sin-Itiro Tomonaga]] kehittivät sähkömagneettista vuorovaikutusta kuvaavan kvanttikenttäteorian eli [[QED]]:n. Teoria kuvaa aineen ja sähkömagneettisen kentän vuorovaikutusta. Kentän välittäjähiukkanen on [[fotoni]]. Kaikki muut perusvuorovaikutukset (perusvoimat) on saatu kuvatuksi kvanttikenttäteorioiden avulla paitsi [[gravitaatio]], joka kuvataan yleisen suhteellisuusteorian avulla. Atomin rakennetta on saatu selvitetyksi entistä tarkemmin, ja kokeellisesti on todistettu, että protonit ja neutronit koostuvat vielä pienemmistä hiukkasista, [[Kvarkki|kvarkeista]]. ''(Katso myös: [[Kvanttiteoria]] ja [[Hiukkasfysiikan standardimalli]])''

== Fysiikan tulevaisuus ==
{{Pääartikkeli|[[Ratkaisemattomat fysiikan ongelmat]]}}

Suurimpia fysiikan ongelmia on [[gravitaatio]]n kvanttimekaaninen malli. Gravitaatiovuorovaikutuksen välittäjähiukkasta [[gravitoni]]a ei ole toistaiseksi pystytty löytämään. Hiukkasen odotetaan kuitenkin löytyvän toukokuussa 2008 valmistuneella [[LHC]]-hiukkaskiihdyttimellä. LHC-kiihdyttimeltä odotetaan myös vastauksia [[Higgsin bosoni]]in ja [[supersymmetria]]n olemassaoloon. Kiihdyttimeltä odotetaan myös kokeellisia tuloksia [[säieteoria]]n tueksi: vahvistusta useamman kuin tuttujen kolmen tilaulottuvuuden olemassaololle.

Pitkän aikavälin kysymys on: tuleeko fysiikka koskaan valmiiksi?

== Katso myös ==
* [[Sähkön ja elektroniikan historia]]

== Lähteet ==
*{{Kirjaviite | Tekijä =Kragh, Helge | Nimeke =Kvanttisukupolvet | Vuosi = 2002| Kappale = | Sivu = | Selite = Suom. Kimmo Pietiläinen|Julkaisupaikka = Helsinki| Julkaisija = Terra Cognita| Tunniste = | Isbn = 952-5202-53-4 | www = | www-teksti = | Tiedostomuoto = | Viitattu = |Kieli = }}
*{{Kirjaviite | Tekijä =Ahtiainen, Marketta & Aromaa, Vuokko & Heininen, Simo & Kauppinen, Sirkka & Sihvola, Juha | Nimeke = Eurooppalaisen ihmisen aikakirja| Vuosi =2006 | Kappale = | Sivu = | Selite = | Julkaisija = Edita Publishing Oy| Tunniste = | Isbn = 951-37-4216-4 }}
*{{Kirjaviite | Tekijä = Ahtiainen, Marketta & Aromaa, Vuokko & Haapala, Pertti & Kauppinen, Sirkka & Michelsen, Karl-Erik | Nimeke =Ihmisen ja ympäristön aikakirja | Vuosi =2006 | Kappale = | Sivu = | Selite = | Julkaisija =Edita Publishing Oy | Tunniste = | Isbn = 951-37-3621-0 }}
=== Viitteet ===
{{Viitteet|sarakkeet}}

== Aiheesta muualla ==
{{commonscat}}
*[http://cc.oulu.fi/~rar/historia/ Rasinkangas, Reijo – Tieteen ja ajattelun historiaa]
*[http://www.aip.org/history/ American Institute of Physics – Center for History of Physics]
*[http://photos.aip.org/ Segrè, Emilio Visual Archives (Kuvia liittyen fysiikkaan ja fyysikoihin)]

[[Luokka:Fysiikan historia|*]]
[[Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit]]