Lähdekoodi sivulle Fysiikka

{{hyvä}}
{{Tämä artikkeli|käsittelee luonnontieteen haaraa. Fysiikka tarkoittaa myös [[Fysiikka (Aristoteles)|Aristoteleen teosta]].}}
{{Fysiikka}}
'''Fysiikka''' ({{k-grc|φύσις}}, ''[[fysis]]'' eli luonto) on [[aine]]tta, [[energia]]a ja perusluonteisia [[luonnonlaki|luonnonlakeja]] tutkiva [[tiede]].<ref name="Kielitoimiston sanakirja">{{kirjaviite | Nimeke=Kielitoimiston sanakirja | Selite=Kotimaisten kielten tutkimuskeskuksen julkaisuja 132. Internet-versio MOT Kielitoimiston sanakirja 1.0 | Julkaisija=Helsinki: Kotimaisten kielten tutkimuskeskus ja Kielikone Oy | Vuosi=2004 | Isbn = 952-5446-11-5 |www = https://www.kielitoimistonsanakirja.fi/fysiikka}}</ref> Fysiikka pyrkii löytämään [[luonto|luonnosta]] lainalaisuuksia, joita voidaan kuvata [[matematiikka|matemaattisesti]] ja koetella kokeellisesti.<ref name="Fysiikka 1 s. 10">Fysiikka 1, Fysiikka luonnontieteenä s. 10</ref> Fysiikka on [[luonnontiede]], joka tutkii [[maailmankaikkeus|kaikkeutta]] käsitellen aineen, energian, [[Avaruus (tähtitiede)|avaruuden]] ja [[aika|ajan]] käyttäytymistä, [[perusvuorovaikutus|perusvuorovaikutuksia]] ja näiden muodostamia kokonaisuuksia. Tämän vuoksi fysiikkaa voidaan pitää perustavanlaatuisena tieteenä, johon muun muassa [[kemia]]n, [[geotieteet|maatieteiden]], [[biologia]]n ja muiden luonnontieteiden ”ydintietämys” pohjautuu.<ref name="Fysiikka 1 s. 10" /> Fysiikan tutkijoita nimitetään [[fyysikko|fyysikoiksi]].

Kaikki luonnonlait kuuluvat fysiikan aihealueeseen. Fysiikan tutkimuskohteisiin kuuluvat [[painovoima]], [[sähkömagnetismi]], [[heikko vuorovaikutus]] ja [[vahva vuorovaikutus]]. Fysiikka on kokeellinen ja eksakti luonnontiede.<ref name="Fysiikka 1 s. 11">Fysiikka 1, Fysiikka luonnontieteenä s. 11</ref> Kokeellisuus eli empiirisyys tarkoittaa sitä, että luonnonilmiöitä koskevat havainnot ja mittaukset ovat kaiken fysikaalisen tiedon pohja. Fysikaalinen tieto on aina kokeellisesti koeteltua. [[Eksaktisuus]] merkitsee, että fysiikan tulokset pyritään ilmaisemaan matemaattisessa muodossa ilmiön havaittuja säännönmukaisuuksia esittävinä lakeina, joiden avulla voidaan tehdä ilmiötä koskevia [[kvantitatiivinen|kvantitatiivisia]] ennusteita.<ref name="Fysiikka 1 s. 11" /> Fysiikkaa sovelletaan muiden muassa [[kone]]issa ja [[teollisuus|teollisuudessa]]. Fysiikan kaavoja ovat esimerkiksi dynamiikan peruslaki <math>F=ma</math>, paikan kaava <math>x=x_0+vt+\frac{1}{2}at^2</math> ja matemaattisen [[heiluri]]n kaava <math>T = 2\pi\sqrt{l/g}</math>.

==Fysiikan historia==
{{Pääartikkeli|[[Fysiikan historia]]}}

Ajan hetkeä tai paikkaa, milloin ja missä fysiikka olisi syntynyt, on mahdotonta selvittää tai määrittää. Varhaisimmat löydökset fysiikan tutkimuksesta ajoittuvat vuosisataan 2400&nbsp;eaa. ja [[Induskulttuuri|Harappan sivilisaatioon]], mistä on jäänyt merkkejä kymmenjärjestelmään pohjautuvasta mitta-asteikosta.<ref name="seppanen">{{Verkkoviite | Tekijä =Jouko Seppänen | Nimeke = Klassisen fysiikan historia – Muinaisaika| Osoite = http://www.norssi.helsinki.fi/Home/fyskem/Fysiikka/Historia/Klassinen%20fysiikka/02_Muinaisaika.html | Julkaisija = Norssi | Viitattu = 16.5.2007}}</ref> Toisaalta on löydetty myös todisteita siitä, että [[neanderthalin ihminen|neanderthalin]] ja [[cro-magnonin ihminen]] olisivat tehneet tähtitieteellisiä havaintoja jo 30&nbsp;000 vuotta sitten.<ref name="seppanen" />

=== Antiikin Kreikka ===
Länsimainen fysiikan ja tieteen synty ajoittuu [[antiikin Kreikka]]an, jolloin niin sanotut [[esisokraatikot]] olivat ensimmäisiä yrittäessään selittää maailmaa tukeutumatta uskontoon tai muuhun yliluonnolliseen olioon. [[Leukippos]] ja [[Demokritos]] synnyttivät ajatuksen aineen rakenteesta.<ref>{{Verkkoviite| Tekijä = Hannu Karttunen | Nimeke = Demokritos (n. 460-370 eaa.) | Osoite =<!-- http://www.astro.utu.fi/zubi/people/demokrit.htm -->| Arkisto = https://archive.ph/A8FWt | Arkistoitu = 20.7.2011 | Julkaisija = Ursa | Viitattu = 16.5.2007}}</ref> Demokritoksen mukaan aine koostui pienistä hiukkasista, joita ei voi enää jakaa osiin. Hiukkasen nimi on ''atomos'' eli [[atomi]].<ref>Eurooppalaisen ihmisen aikakirja s. 25</ref> Demokritos kannatti ajatusta, jonka mukaan maailmankaikkeus on muuttumaton ja ollut aina olemassa.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Alma Jylhä| Nimeke =Henkeä tieteeseen | Osoite = http://yliopistolehti.helsinki.fi/2001_07/lyhyet.html | Julkaisu = Yliopisto-lehti | Julkaisija = Helsingin yliopisto | Viitattu = 16.5.2007}}</ref> Hänen jälkeensä syntyi filosofinen koulukunta nimeltä [[epikurolaisuus]]. Epikurolaisuus otti vaikutteita Demokritoksen ajatuksesta aineen rakenteesta ja painotti jumalten neutraalia suhtautumista ihmisten asuttamaan maailmaan. Epikurolaisuuden mukaan jumalat eivät voi vaikuttaa millään tavalla maailmankaikkeuden toimintaan.

[[Aristoteles|Aristoteleen]] työtä fysiikan ja tieteen parissa voidaan pitää tieteenhistoriallisesti vaikuttavana, sillä hänen oppejaan käytettiin vielä 1600-luvulle.<ref>Eurooppalaisen ihmisen aikakirja s. 98</ref> Aristoteleen mielestä kaikella pitää olla luonnollinen syy. Hänen ajattelemansa fysiikka sisälsi myös [[Luonnonfilosofia|luonnon filosofian]]. Aristoteles pohti paljon [[maailmankaikkeus|maailmankaikkeuden]] toimintaan, muotoon ja rakenteeseen liittyviä asioita. Hän kuvasi [[Empedokles|Empedokleen]] keksimille neljälle alkuaineelle niiden peruslaadut. Tuolloin kuvitellut alkuaineet olivat [[tuli]], [[vesi]], [[maa]] ja [[ilma]].<ref>{{Verkkoviite| Tekijä = Reijo Rasinkangas| Nimeke = Tieteen ja ajattelun historiaa| Osoite = http://cc.oulu.fi/~rar/historia/A_-700--100.html| Julkaisija = Oulun yliopisto| Viitattu = | arkisto = https://web.archive.org/web/20070614105452/http://cc.oulu.fi/~rar/historia/A_-700--100.html| arkistoitu = 14.6.2007}}</ref> Aristoteleen mukaan maailmankaikkeus on aina ollut olemassa, eikä sillä ole varsinaista syntyhetkeä. Hänen mukaansa, jos maailmankaikkeus olisi joskus syntynyt, pitäisi sen joskus myös tuhoutua. Tästä hän päätteli maailmankaikkeuden olevan ikuinen. Aristoteles kirjoitti myös teoksen ''[[Fysiikka (Aristoteles)|Fysiikka]]'', jossa hän selvittää kaikkeuden syvintä olemusta ja rakennetta sekä pohtii aikaan liittyviä asioita.<ref>{{Verkkoviite|Osoite=https://journal.fi/tt/article/view/58182/19852|Nimeke=Aika ja ajattomuus|Tekijä=Simo Knuuttila|julkaisu=Tieteessä tapahtuu|Julkaisija=Tieteellisten seurain valtuuskunta|arkisto=|arkistoitu=|Viitattu=17.5.2023}}</ref> Aristoteles myös hylkäsi atomiopin, koska piti tyhjiötä mahdottomana. Hänen mukaansa jos aine koostuisi atomeista, niin niiden väliin jäisi väistämättä tyhjiö.

Kreikkalainen filosofi [[Arkhimedes]] on tunnetuimpia antiikin tiedemiehiä. Hänet tunnetaan erityisesti [[matemaatikko]]na, mutta Arkhimedes oli myös taitava fyysikko ja insinööri. Kerrotaan, että hän keksi nimeään kantavan nesteen [[noste]]eseen liittyvän [[Arkhimedeen laki|lakinsa]] ollessaan kylvyssä. Arkhimedes suunnitteli myös useita sotakoneita, kuten roomalaisten laivojen purjeita polttaneen linssin ja [[Arkhimedeen ruuvi]]n.

=== Tieteen vallankumous ===
[[Tiedosto:Galileo.arp.300pix.jpg|pienoiskuva|pysty|[[Galileo Galilei]]]]
Tieteen ja fysiikan kehitys pysähtyi varhaiskeskiaikana, mutta alkoi elpyä sydänkeskiajalta lähtien. Tällä välin tieteen eturintama oli siirtynyt islamilaiseen maailmaan. Arabeille Mekan suunnan selvittäminen ja rukousten ajankohtien laskeminen olivat tärkeitä tehtäviä, joihin tarvittiin matematiikkaa ja tähtitiedettä. Arabit käänsivät melkein kaiken kreikkalaisen tieteellisen kirjallisuuden arabiaksi 800- ja 900-luvuilla. Syynä oli kalifien tarve myötäillä persialaisten alamaisten kulttuuria, johon kuului ajatus zarathustran kadonneiden kirjoitusten kokoamisesta. Islamilaisen maailman panos fysiikkaan ei kuitenkaan tuonut merkittäviä läpimurtoja. 1100-luvulta alkaen eurooppalaiset alkoivat laajasti kääntää sekä arabialaista että kreikkalaista tieteellistä kirjallisuutta arabiasta ja kreikasta.<ref>{{Kirjaviite|Tekijä=Gutas, Dimitri |Nimeke=Greek Thought, Arabic Culture. The Graeco-Arabic Translation Movement in Baghdad and Early Abbasid Society (2nd–4th/8th–10th centuries)|Vuosi=1998 |Sivu= |Julkaisija=Routledge |Isbn=978-0-415-06133-9}}</ref>

1600-luvulle asti tieteessä vallinneet käsitykset olivat etupäässä peräisin [[Raamattu|Raamatusta]] sekä Aristoteleen ja muiden antiikin filosofien opeista. Lopulta kirkon vallan rapistuminen sekä maailmankuvan muuttuminen ja uudet innovaatiot aloittivat [[tieteellinen vallankumous|tieteellisen vallankumouksen]], jonka katsotaan alkaneeksi vuonna 1543, jolloin [[Nikolaus Kopernikus]] julkaisi ''[[De revolutionibus orbium coelestium]]'' -teoksen. Kopernikus kuoli pian julkaisemisen jälkeen. Katolisen kirkon vallan murenemiseen vaikuttivat kirjapainon kehittäminen ja kirkon sisäiset ongelmat.[[Tiedosto:GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg|pienoiskuva|pysty|vasen|Sir [[Isaac Newton]]]]

Yhtenä suurimpana fyysikkona pidetty [[Galileo Galilei]] vastusti näyttävästi kirkon oppeja. Galilei loi pohjan [[klassinen fysiikka|klassiselle fysiikalle]] ja häntä kutsutaan usein klassisen fysiikan isäksi. Galilei teki paljon liikkeeseen liittyviä tutkimuksia. Yksi kuuluisimmista tarinoista on, että Galilei pudotteli eri painoisia kappaleita [[Pisan kalteva torni|Pisan kaltevasta tornista]]. Galilei huomasi mittaustensa ja Aristoteleen oppien välillä ristiriidan: kappaleiden [[putoamisliike|putoamisaika]] ei riipu kappaleiden [[massa]]sta. Galilei kehitti myös nykyisen tieteellisen menetelmän, jonka mukaan teorian ja kokeiden pitää olla sopusoinnussa. Muita Galilein aikalaisia olivat [[Christiaan Huygens]], [[Johannes Kepler]] ja [[Blaise Pascal]]. Samalla vuosisadalla [[termodynamiikka]] alkoi kehittyä nopeasti. Jo Galilei esitti [[lämpömittari]]n toimintaperiaatteen, mutta varsinaisesti termodynamiikan isänä voidaan pitää [[Otto von Guericke]]a, joka kehitti 1650-luvulla ensimmäisen tyhjiöpumpun.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Jouko Seppänen| Nimeke = Klassisen fysiikan oppihistoria| Osoite = http://www.norssi.helsinki.fi/Home/FysKem/Fysiikka/Historia/Klassinen%20fysiikka/10_Paine-_ja_virtausoppi.html | Julkaisija = Norssi | Viitattu = 15.5.2007}}</ref> Termodynamiikkaa kehittivät von Guericken jälkeen muun muassa [[Thomas Young]] ja [[Robert Boyle]].

Tieteen vallankumous kulminoitui vuoteen 1687, jolloin [[Isaac Newton]] julkaisi teoksensa ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica]]''. Teoksessaan Newton esittelee [[Newtonin liikelait|liikelakinsa]], johon [[klassinen mekaniikka]] perustuu. ''Principiassaan'' Newton esittelee [[painovoima]]lakinsa sekä muutaman teorian koskien [[virtausdynamiikka]]a. Myöhemmin klassista mekaniikkaa muokkasivat ja laajensivat erityisesti [[Leonhard Euler]], [[Joseph-Louis Lagrange]], [[William Rowan Hamilton]] ja monet muut, jotka tekivät uusia löytöjä teoreettisen fysiikan alalla.

Vuonna 1738 [[Daniel Bernoulli]] julkaisi teoksensa ''Hydrodynamica'', joka käsitteli statiikan teoriaa ja nesteiden liikkeitä. Samalla teos loi pohjan [[kineettinen kaasuteoria|kineettiselle kaasuteorialle]]. Kuusikymmentä vuotta myöhemmin [[Benjamin Thompson]] havainnollisti, kuinka mekaaniseen [[työ (fysiikka)|työhön]] käytetty [[energia]] muuttuu lopulta [[lämpö|lämmöksi]], ja vuonna 1847 [[James Joule]] sai mitatuksi, mikä määrä mekaanista energiaa vastaa mitäkin lämpömäärää. Tämän perusteella [[Hermann von Helmholtz]] esitti yleisen [[energian säilymislaki|energian säilymislain]].

Vuonna 1808 [[John Dalton]] esitti epäsuorasti mallin, joka viittasi atomien olemassaoloon.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Eric W. Weisstein| Nimeke = Dalton, John (1766–1844)| Osoite = http://scienceworld.wolfram.com/biography/Dalton.html | Julkaisija = Science World| Viitattu = | Kieli = {{en}}}}</ref>

Fysiikan suurimpiin tutkimusalueisiin kuului 1800-luvulla [[sähkö]]. [[Robert Boyle]]n, [[Stephen Gray]]n ja [[Benjamin Franklin]]in 1600- ja 1700-luvulla tehdyt tutkimukset koskien sähköä antoivat edellytykset sähkön tutkimiselle. Nämä tutkimukset johtivat [[sähkövirta|sähkövirran]] ja [[jännite|jännitteen]] havaitsemiseen. Englantilainen fyysikko [[Michael Faraday]] esitteli näkemystä [[magnetismi]]n ja sähkön yhdistämiselle. Tätä hän havainnollisti liikuttelemalla magneettia johtimen ympärillä siten, että johtimeen indusoitui jännite.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Luentomateriaali: Maxwell'in yhtälöt| Osoite = http://www.phys.jyu.fi/homepages/heikkinen/fys222/kalvot05.pdf| Julkaisija = Jyväskylän yliopisto| Viitattu = }}</ref> 

Skotlantilainen [[James Clerk Maxwell]] esitteli 1800-luvulla [[maxwellin yhtälöt|yhtälönsä]], joissa hän kuvaa [[sähkökenttä|sähkö-]] ja [[magneettikenttä|magneettikenttiä]] sekä niiden vuorovaikutusta. Ne johtivat myös päätelmään, että [[valo]]kin on [[sähkömagneettinen aalto|sähkömagneettista aaltoliikettä]]. 1800-luvun lopulla saksalainen [[Wilhelm Röntgen]] löysi [[röntgensäteily]]n ja sai havainnostaan ensimmäisen [[Nobelin fysiikanpalkinto|Nobelin fysiikanpalkinnon]].

Ihmisen usko fysiikkaan ja muihin tieteisiin kohosi nopeasti huippuunsa. 1800-luvulla tehdyt valtavat löydöt saivat ihmiset uskomaan tieteeseen ja siihen, että tiede ratkoo kaikki ihmisten ongelmat tulevaisuudessa. Osa tuon ajan yleisesti kannatetuista teorioista, kuten eetterioppi, osoittautui kuitenkin virheellisiksi. Fyysikot uskoivat 1800-luvulla, että valo ja radioaallot etenivät kaikkialla läsnä olevassa eetteriksi nimetyssä näkymättömässä aineessa.<ref>Tiedeviisas kansa. Jukka Ruukki. Tiede-lehti 13/2022. Sivu 4</ref>

=== Moderni fysiikka ===
[[Tiedosto:Einstein1921 by F Schmutzer 2.jpg|pienoiskuva|pysty|[[Albert Einstein]]]]
1900-luvun alussa huomattiin, ettei silloin tunnettu fysiikka kuvaa tarpeeksi tarkasti tunnettua luontoa. Vuonna 1900 [[Max Planck]] kehitti [[Gustav Kirchhoff]]in ajatusten ja [[mustan kappaleen säteily]]ä koskevien tutkimustulosten pohjalta idean, jonka mukaan säteilyenergia koostuu pienistä yksiköistä, [[kvantti|energiakvanteista]].<ref>Albert Einstein Elämäkerta s. 127</ref> Yksittäisen kvantin energia saadaan kertomalla säteilyn [[taajuus]] eräällä yleisellä luonnonvakiolla, [[Planckin vakio]]lla.
Viisi vuotta myöhemmin [[Albert Einstein]] julkaisi tutkimuksen, jossa hän Planckin ideaa apuna käyttäen selitti [[valosähköinen ilmiö|valosähköisen ilmiön]]. Einstein julkaisi samana vuonna myös [[suppea suhteellisuusteoria|suppean suhteellisuusteorian]] ja selitti [[Brownin liike|Brownin liikkeen]], jota oli pyritty selittämään useaan otteeseen ennen Einsteinia. Albert Einstein oli merkittävä hahmo modernissa fysiikassa; päätöidensä lisäksi hän oli mukana kehittämässä [[kvanttimekaniikka]]a.<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = Sadassa vuodessa mustan kappaleen säteilystä teleportaatioon| Osoite = http://vanha.physics.utu.fi/theory/Kirjoituksia/kvantti100.html| Julkaisija = Turun yliopisto| Viitattu = | arkisto = https://web.archive.org/web/20110720194144/http://vanha.physics.utu.fi/theory/Kirjoituksia/kvantti100.html| arkistoitu = 20.7.2011}}</ref>

Vaikka fysiikalla on usean tuhannen vuoden historia, fyysikot eivät olleet 1900-luvun alussa vieläkään yhteisymmärryksessä [[aine]]en rakenteesta. Tuolloin vallitsevana mielipiteenä oli samankaltainen kuin [[Demokritos|Demokritoksen]] aiemmin esitetty idea. Fyysikot totesivat, että aine koostuu [[atomi|atomeista]]. Ennen 1900-lukua [[J. J. Thomson]] suunnitteli kokeen, joka vaikutti käsitykseen atomien rakenteesta. Kokeessa havaittiin, että [[katodisäde|katodisäteet]] koostuivat negatiivisesti varautuneista hiukkasista, [[elektroni|elektroneista]].<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Elements and Atoms: Chapter 16 Discovery of the Electron: J. J. Thomson | Osoite = http://web.lemoyne.edu/~giunta/EA/THOMSONann.HTML | Julkaisija = Le Moynen yliopisto | Viitattu = | Kieli = {{en}} }}</ref> Yksi atomin rakenneosista oli löytynyt. Thomson sai havainnostaan Nobelin fysiikanpalkinnon ja myöhemmin hänen [[George Paget Thomson|poikansa]] sai Nobelin fysiikanpalkinnon elektronien [[aaltohiukkasdualismi|aaltoluonteen]] löytämisestä.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = The Nobel Prize in Physics 1937| Osoite = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/index.html | Julkaisija = Nobel Foundation | Viitattu = | Kieli = {{en}}}}</ref>
[[Tiedosto:Marie Curie 1903.jpg|pienoiskuva|vasen|[[Marie Curie]]]]

Modernin fysiikan ja klassisen fysiikan taitteessa [[Pierre Curie|Pierre]] ja [[Marie Curie]] havaitsivat, että jotkin aineet olivat [[radioaktiivisuus|radioaktiivisia]].<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = Marie Curie – elämä| Osoite = http://www.terracognita.fi/kirjat/9525202526.html| Julkaisija = Terra Cognita| Viitattu = | arkisto = https://web.archive.org/web/20070115192836/http://www.terracognita.fi/kirjat/9525202526.html| arkistoitu = 15.1.2007}}</ref> Henri Becquerel löysi samaisen ilmiön tosin aiemmin, muttei ollut varma mitä oli löytänyt. Marie Curie oli fysiikan ja kemian harvoja merkittäviä naishahmoja. Curien löytöjen pohjalta syntyi uusi fysiikan haara, [[ydinfysiikka]]. Aivan alkuaikoina röntgensäteilyn ja radioaktiivisissa prosesseissa syntyneen säteilyn vaarallisuutta ei tiedostettu, ja monet tutkijat altistuivat vaaralliselle säteilylle liiaksi. Myös Marie Curie työskenteli radioaktiivisten aineiden kanssa ilman kunnollisia suojavarusteita. Hän kuoli [[leukemia]]an 1934.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Kari Enqvist| Nimeke = Radioaktiivinen säteily -elämän ja kuoleman lähettiläs| Osoite = http://yliopistolehti.helsinki.fi/1996_11/ylart1.htm | Julkaisu = Yliopisto-lehti| Julkaisija = Helsingin yliopisto | Viitattu = }}</ref>

Uusiseelantilainen fyysikko [[Ernest Rutherford]] löysi vuonna 1911 [[atomiydin|atomin ytimen]] pommittaessaan [[alfa-hiukkanen|alfa-hiukkasia]] ohutta kultalevyä kohti. Rutherford totesi useimpien hiukkasten menevän kultalevystä läpi, mutta yllätyksekseen hän havaitsi, että osa hiukkasista [[sironta|sirosi]] takaisin päin. Tästä hän päätteli, että suurin osa atomin massasta sijoittuu hyvin pieneen ytimeen, jossa on positiivisesti varautuneita hiukkasia, [[protoni|protoneja]].<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = TFY-44.126 Kvanttimekaniikka I| Osoite = http://www.fyslab.hut.fi/kurssit/Tfy-44.126/luento1.pdf| Julkaisija = Teknillinen korkeakoulu| Viitattu = | arkisto = https://web.archive.org/web/20070611185148/http://www.fyslab.hut.fi/kurssit/Tfy-44.126/luento1.pdf| arkistoitu = 11.6.2007}}</ref> Vuonna 1932 [[James Chadwick]] löysi [[neutroni]]t, jotka osoittautuivat myös ytimen osasiksi.

Tanskalainen [[Niels Bohr]] oli yksi suurimmista [[kvanttiteoria]]n kehittäjistä ja puolestapuhujista. Bohr esitteli vuonna 1913 [[Bohrin malli|mallin atomin rakenteesta]]. Bohrin mallin mukaan elektronit sijoittuvat ytimen ympärille radoille, joiden energia kasvaa sitä suuremmaksi, mitä kauemmaksi ytimestä mennään. Malli ei kuitenkaan vastannut todellisuutta kovinkaan hyvin, ja myöhemmin malli korvautui kvanttimekaanisella atomimallilla, jonka mukaan elektronit eivät sijaitse tietyssä avaruuden pisteessä vaan ne sijaitsevat tietyllä todennäköisyydellä tietyssä pisteessä.
Kun kvanttiteorian mukaan valolla on sekä aalto- että hiukkasluonne, sai [[Louis de Broglie]] vuonna 1924 aiheen olettaa, että samoin on elektronien ja muidenkin alkeishiukkasten laita. Oletus osoittautui oikeaksi ja on [[kvanttimekaniikka|kvanttimekaniikan]] perustana. Kvanttimekaniikan suurimpia kehittäjiä olivat muun muassa [[Erwin Schrödinger]], [[Paul Dirac]] ja [[Werner Heisenberg]].

1900-luvun puolivälissä kvanttimekaniikan käsitteitä kehitettiin edelleen ja syntyi niin sanottu [[kvanttikenttäteoria]]. Kvanttikenttäteorian alullepanijoita olivat [[Richard Feynman]], [[Julian Schwinger]], [[Sin-Itiro Tomonaga]] ja [[Freeman Dyson]]. Edellä mainitut henkilöt laittoivat alulle [[kvanttisähködynamiikka|kvanttisähködynamiikan]], joka kuvaa sähköisesti varattujen hiukkasten vuorovaikutustapahtumia ja selitti [[Lambin siirtymä]]n. Kvanttikenttäteoria tarjosi viitekehyksen [[hiukkasfysiikka|hiukkasfysiikan]] kehittymiselle.

Ydinfysiikan ja muun fysiikan kehityksellä oli oma merkityksensä [[toinen maailmansota|toisessa maailmansodassa]]. Monet Euroopasta Yhdysvaltoihin muuttaneet fyysikot sekä Yhdysvalloissa asuvat fyysikot liittyivät [[Manhattan-projekti]]in ja olivat mukana kehittämässä [[atomipommi]]a. Yhdysvallat pudotti kaksi atomipommia Japaniin vuonna 1945. Tämä sai Japanin antautumaan ja toinen maailmansota loppui. Nähtyään aiheutuneen tuhon monet Manhattan-projektiin osallistuneet fyysikot katuivat osallisuuttaan kärsimysnäytelmään ja sodan jälkeen vuonna 1955 useat kuuluisat fyysikot, Einstein mukaan luettuna, allekirjoittivat [[Russellin–Einsteinin manifesti]]n, joka varoitti maailman johtajia ydinpommien vaaroista.

[[Chen Ning Yang]] ja [[Tsung-Dao Lee]] huomasivat tutkimuksissaan 1950-luvulla epäsymmetriaa hiukkasten hajoamisessa. Tutkimukset johtivat seuraavien vuosikymmenien aikana ydinvoimien tutkimiseen ja niiden parempaan ymmärtämiseen. Tämä johti [[standardimalli]]n luomiseen 1970-luvulla.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = The Standard Model| Osoite = http://www-donut.fnal.gov/web_pages/standardmodelpg/TheStandardModel.html | Julkaisija = | Viitattu = | Kieli = {{en}}}}</ref>

Yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan ristiriitaisuus johti [[säieteoria]]n ja [[supersäieteoria]]n syntymiseen. Supersäieteoria on yksi lupaavimmista teorioista yhdistää [[gravitaatio]] ja muut perusvuorovaikutukset.

[[Yhdistyneet kansakunnat]] julisti vuoden 2005 [[Kansainvälinen fysiikan vuosi|fysiikan vuodeksi]].<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = Fysiikan vuosi mediassa| Osoite = http://www.fyysikkoseura.fi/WYP2005/mediassa.shtml| Julkaisija = Suomen fyysikkoseura| Viitattu = | arkisto = https://web.archive.org/web/20070928142936/http://www.fyysikkoseura.fi/WYP2005/mediassa.shtml| arkistoitu = 28.9.2007}}</ref> Tämä oli kunnianosoitus Albert Einsteinin sataa vuotta aikaisemmalle uskomattomalle vuodelle 1905 ({{k-la|Annus mirabilis}}), jolloin hän julkaisi samana vuonna useita modernin fysiikan kannalta merkittäviä tutkimuksia.

=== Tulevaisuus ===
[[Tiedosto:LHC.svg|pienoiskuva|[[CERN|CERN:iin]] rakennetulla [[LHC|suurella hadronitörmäyttimellä]] (LHC) toivotaan saatavan selvyyttä [[Higgsin bosoni]]n olemassaoloon.]]
{{Pääartikkeli|[[Ratkaisemattomat fysiikan ongelmat]]}}
Fysiikan tutkimus on kiivasta monilla eri aloilla.

Kiinteän olomuodon (tai [[tiiviin aineen fysiikka|tiiviin aineen]]) fysiikassa tutkimuksen etulinjassa ovat [[kvanttitietokone]]et, [[nanomateriaali]]t ja [[spintroniikka]]. Uudet energiaratkaisut kuten [[fuusioreaktori]]t ja tehokkaat [[tuulivoimala|tuulivoimaloiden]] generaattorit myös motivoivat uutta tutkimusta.

Hiukkasfysiikassa [[standardimalli]]n laajennuksia on ilmestynyt ja uusia mielenkiintoisia tuloksia on odotettavissa [[LHC|LHC:n]] käynnistyttyä.

Fysiikan perusteisiin menevä teoreettinen tutkimus taistelee [[kvanttimekaniikka|kvanttimekaniikan]] ja [[yleinen suhteellisuusteoria|yleisen suhteellisuusteorian]] yhdistämiseksi yhdeksi [[kvanttigravitaatio]]n teoriaksi.

Havaintolaitteiden kehitys tuottaa myös selittämättömiä havaintoja [[astrofysiikka|astrofyysikoille]] sekä [[Tähtitieteilijä|tähtitieteilijöille]].

==Fysiikan osa-alueet==
{{Pääartikkeli|[[Luettelo fysiikan osa-alueista]]}}
Fysiikkaa jaotellaan tavallisimmin sen historiallisen kehityksen pohjalta erinäisiin osin toisiinsa limittyviin tutkimusaloihin. Tärkeimpiä niistä ovat vanhastaan olleet [[mekaniikka]], [[sähköoppi]], [[lämpöoppi]], [[optiikka]] ja [[akustiikka]], joiden ohella 1900-luvulla tärkeiksi tutkimuskohteiksi tulivat [[atomifysiikka]], [[ydinfysiikka]], [[hiukkasfysiikka]] ja [[tiiviin aineen fysiikka]]. Tätä jaottelua käytetään muun muassa fysiikan opetuksessa. Osa-alueita muodostuu myös tietyn mittakaavan tai menetelmän perusteella, kuten laskennallinen fysiikka tai [[astrofysiikka]]. Itse fysikaaliseen tietämykseen ja siten luontoon pohjautuvaa jaottelua ei ole.

===Historiallinen jaottelu===
Fysiikan perusteoriat voidaan karkeasti jakaa [[Klassinen fysiikka|klassiseen]] ja [[Moderni fysiikka|moderniin]] fysiikkaan. Näiden termien määritelmät vaihtelevat. Rajatuimman näkemyksen mukaan modernia on vain [[kvanttifysiikka]] ja sille läheiset aiheet. Yleisesti kuitenkin myös [[suhteellisuusteoria]] lasketaan moderniksi fysiikaksi. Laajemman niin sanotun historiallisen näkemyksen mukaan modernia fysiikkaa on kaikki 1900- ja 2000-luvulla tehty fysiikka. Kuitenkin myös klassinen fysiikka on jatkanut kehitystään 1900- ja 2000-luvulla.<ref>{{Kirjaviite|Tekijä=Roger D. Blandford |Nimeke=Modern classical physics : optics, fluids, plasmas, elasticity, relativity, and statistical physics |Vuosi=2017 |Julkaisupaikka=Princeton, New Jersey |Julkaisija=Princeton University Press |Tunniste=900684172 |Isbn=978-0-691-15902-7 }}</ref>

Yleensä klassisessa fysiikassa keskitytään ihmisen mittaskaalan ilmiöihin, modernissa joko paljon pienempiin, paljon suurempiin tai vastaavasti paljon kylmempiin tai paljon kuumempiin eli energeettisempiin ilmiöihin. Monet tärkeät klassiset ilmiöt, esimerkiksi gravitaatio eli [[painovoima]], tai [[yhteyttäminen|yhteyttämisen]] fysikaaliset perusteet pystytään selittämään täsmällisesti vain modernin fysiikan avulla. Itse asiassa minkä tahansa ilmiön täsmälliseen selittämiseen tarvitaan modernia fysiikkaa, sillä klassinen fysiikka on moderniin fysiikkaan nähden niin sanottu [[efektiivisyys|efektiivinen]], ”keskiarvoistettu” malli. Yleisen suhteellisuusteorian osalta klassisten teorioiden toimivuus on helppo ymmärtää: pienillä nopeuksilla suhteellisuusteoreettinen [[Lorentz-muunnos]] vastaa klassista [[Galilei-muunnos]]ta. Kvanttifysiikan osalta tilanne on monimutkaisempi sillä klassiset lait nousevat kvanttimekaniikasta usealla eri tavalla. Eräs keskeinen käsite rajankäynnissä klassisen fysiikan ja kvanttifysiikan välillä on [[dekoherenssi]].

==== Klassinen fysiikka ====
{{Pääartikkeli|[[Klassinen fysiikka]]|[[klassinen mekaniikka]]|[[sähkömagnetismi]]|[[termodynamiikka]]|[[optiikka]]|[[akustiikka]]}}
===== Klassinen mekaniikka =====
Klassinen mekaniikka on [[Isaac Newton]]in muotoilemiin liikelakeihin perustuva fysiikan ala, joka kuvaa makroskooppisia kappaleita ja niiden liikkeitä. Klassisessa mekaniikassa kuvataan kappaleiden välisiä voimia, esimerkiksi [[painovoima]]a tai [[kitka]]voimaa, sekä näiden vuorovaikutusten aikaansaamia liikkeitä. Nykytietämyksen mukaan klassinen mekaniikka ei pidä paikkaansa suurilla nopeuksilla, jotka lähentelevät [[valonnopeus|valonnopeutta]] tai pienen kokoluokan, atomitason, ilmiöille.<ref name="Makeniikka.pdf">{{Verkkoviite| Tekijä = Hannu Koskinen| Nimeke = Mekaniikka| Osoite = http://theory.physics.helsinki.fi/~xfiles/mek/03/Mek_03_web_1.pdf| Julkaisija = Helsingin yliopisto| Viitattu = }}{{Vanhentunut linkki|bot=InternetArchiveBot }}</ref> Se kuitenkin kuvaa hyvin tarkasti tavanomaisia ilmiöitä.

Klassisen mekaniikan liikettä kuvaavat koordinaatistojärjestelmät voidaan jakaa karkeasti kahtia [[inertiaalikoordinaatisto]]on ja epäinertiaalikoordinaatistoon. Inertiaalikoordinaatisto on koordinaatisto, jossa [[Mekaniikan peruslait|Newtonin lait]] ovat voimassa. Newtonin ensimmäisen lain mukaan kappale on levossa tai tasaisessa liikkeessä ellei siihen vaikuta ulkoisia voimia. Kahdessa toistensa suhteen liikkuvassa inertiaalikoordinaatistossa on mahdotonta sanoa kumpi koordinaatisto on liikkeessä ja kumpi levossa eli kaikki inertiaalikoordinaatistot ovat keskenään samanarvoisia. Epäinertiaalisessakoordinaatistossa vaikuttavat Newtonin lakien mukaisten voimien lisäksi niin sanotut [[näennäisvoima]]t. Esimerkiksi karusellin mukana pyörivä havaitsija kokee itseensä kohdistuvan [[keskipakoisvoima]]n.

Klassinen mekaniikka voidaan jakaa kolmeen alaan, jotka tutkivat hieman eri asioita. Nämä alat ovat [[kinematiikka]], [[dynamiikka]] ja [[statiikka]]. Kinematiikka tutkii kappaleen liikettä huomioimatta kappaleen [[massa]]a tai liikkeen aiheuttavia syitä. Liikettä kuvataan puhtaasti geometrisesta näkökulmasta. Dynamiikka tutkii liikettä liikkeen aiheuttavien voimien näkökulmasta. Statiikka eli tasapaino-oppi tutkii levossa olevia kappaleita ja voimia, joilla ne vaikuttavat toisiinsa.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke =Sanasto | Osoite =http://www.edu.fi/oppimateriaalit/kaytannonfysiikka/sanasto.asp | Julkaisija =Edu.fi | Viitattu =18.5.2007 | arkisto =https://web.archive.org/web/20070519192816/http://www.edu.fi/oppimateriaalit/kaytannonfysiikka/sanasto.asp | arkistoitu =19.5.2007 }}</ref>

Kaasuja ja nesteitä tutkivaa mekaniikan haaraa kutsutaan [[Virtausmekaniikka|virtausmekaniikaksi]]. Virtausmekaniikka voidaan edelleen jaotella [[hydrostatiikka]]an ja [[hydrodynamiikka]]an. Kaasujen mekaniikkaa ja esimerkiksi lentokoneiden siipien toimintaa tutkivaa mekaniikan alaa kutsutaan [[aerodynamiikka|aerodynamiikaksi]].

Klassinen mekaniikka voidaan muotoilla matemaattisesti erilaisilla formalismeilla, jotka ovat pohjimmiltaan ekvivalentteja. Newtonin liikelakien ohella keskeisimmät formalismit ovat [[Lagrangen mekaniikka]] ja [[Hamiltonin mekaniikka]]. Muun muassa säilymislait näyttäytyvät näissä formalismeissa selkeämmin kuin Newtonin liikelaeissa. Newtonin kehittäessään mekaniikkaansa, oli [[Galileo Galilei]]n kehittämällä [[Galilein mekaniikka|Galilein mekaniikalla]] suuri merkitys.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Antti-Juhani Kaijanaho | Nimeke =Klassisen fysiikan aikakausi | Osoite =http://antti-juhani.kaijanaho.fi/iki/tekstit/fyystode/classic.html | Julkaisija =Antti-Juhan Kaijanaho | Viitattu =1.8.2007 | arkisto =https://web.archive.org/web/20070928061104/http://antti-juhani.kaijanaho.fi/iki/tekstit/fyystode/classic.html | arkistoitu =28.9.2007 }}</ref>

===== Sähkömagnetismi =====
[[Tiedosto:Carbonfilament.jpg|pienoiskuva|Lamput ovat arkipäiväinen sähkömagnetismin sovellutus.]]
Sähkömagnetismi kuvaa sähköisesti varautuneiden hiukkasten ja niiden aikaansaamien sähkömagneettisten kenttien välisiä vuorovaikutuksia. Se pohjaa [[James Clerk Maxwell]]in [[Maxwellin yhtälöt|yhtälöille]]. Sähkömagnetismi on varhaisimpia esimerkkejä fysikaalisesta yhtenäisteoriasta, sillä se liittää magneettiset ja sähköiset ilmiöt yhteen. Sähkömagnetismilla on historiallinen merkitys suhteellisuusteorian synnyn kannalta, sillä Maxwellin yhtälöt eivät ole yhteensopivia Newtonin mekaniikan kanssa. [[Albert Einstein]]in motivaationa [[Erityinen suhteellisuusteoria|erityisen suhteellisuusteorian]] kehittämiseen oli tämän ristiriidan ratkaiseminen. Sähkö ja magnetismi sekä niiden useat sovellutukset ovat osa [[yhteiskunta|nyky-yhteiskunnan]] perustarpeista.<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = 766321A Sähkömagnetismi I 4 op| Osoite = http://physics.oulu.fi/opetus/opintojakso.php?id=766321A| Julkaisija = Oulun yliopisto| Viitattu = | arkisto = https://web.archive.org/web/20070616172159/http://physics.oulu.fi/opetus/opintojakso.php?id=766321A| arkistoitu = 16.6.2007}}</ref>

Sähkön ja magnetismin kytkeytymistä hyödynnetään muun muassa sähkön tuotannossa. Sähkön käyttö energialähteenä perustuu muutamiin perussovellutuksiin, jotka mahdollistavat sähkön tuottamisen mekaanisesta liikkeestä [[generaattori]]lla ja muuttamisen mekaaniseksi liikkeeksi [[sähkömoottori]]lla. Yksinkertaisin magnetismin sovellutus on kuitenkin [[kompassi]], jonka toiminta perustuu [[magneetti|kestomagneetin]] suuntautumiseen [[Maan magneettikenttä|Maan magneettikentässä]]. [[Magneetti|Magneetteja]] hyödynnetään sähkön tuotannon lisäksi myös useissa tiedontallennusvälineissä kuten [[kiintolevy]]issä. Toisaalta hyvin kookkaita ja voimakkaita magneetteja tarvitaan esimerkiksi hiukkasfysiikassa [[hiukkaskiihdytin|hiukkaskiihdyttimissä]] ja lääketieteessä [[magneettikuvaus|magneettikuvauksissa]]. Voimakkaita magneetteja tarvitaan myös [[fuusioreaktori|fuusioreaktoreissa]] [[plasma]]n ohjailuun. Yksi fuusioreaktoreiden suurimmista haasteista onkin onnistua luomaan oikeanlainen magneettikenttä reaktorin sisälle.

===== Termodynamiikka =====
[[Termodynamiikka]] eli lämpöoppi tarkastelee lämpöenergiaan ja lämpötilaan liittyviä luonnonilmiöitä sekä mekaanisen energian suhdetta näihin. Aineen ominaisuuksia, erityisesti [[neste]]iden ja [[kaasu]]jen, kuvataan makroskooppisilla tilanmuuttujilla. Näitä niin sanottuja tilasuureita ovat lämpötila, paine, tilavuus ja sisäenergia. Tilasuureet määritellään riippumattomiksi aineen rakenteesta, joten termodynamiikka on hyvin yleispätevä fysiikan haara.<ref>[http://butler.cc.tut.fi/~trantala/opetus/files/Misc/LO.A4.pdf Opetus] {{Wayback|1=http://butler.cc.tut.fi/~trantala/opetus/files/Misc/LO.A4.pdf |päiväys=20110720194102 }} Tampereen teknillinen yliopisto (pdf)</ref> Termodynamiikka tutkii erityisesti [[lämpö]]ä, [[energia]]a, [[lämpötila]]a ja [[työ]]tä. Lämpöopin hallitseminen on tärkeässä roolissa yhteiskunnassa. Eri energiantuotantotavat pohjautuvat läheisesti termodynamiikkaan. Lämmön siirtyminen on tärkeä osa termodynamiikkaa. Monet laitteet perustuvat lämmönsiirtymiseen. Lämmönsiirtymistä käytetään hyväksi muun muassa ydinvoimaloiden [[lauhdutin|lauhduttimissa]] ja [[kaukolämpö]]voimaloissa. Yhdessä [[ydinfysiikka|ydinfysiikan]] ja sähkömagnetismin kanssa alat luovat maapallon energiatalouden selkärangan.

Termodynamiikka on hyödyllinen apuväline myös muissa tieteissä. Termodynamiikan avulla voidaan selventää [[maantiede|maantieteessä]] [[Maa]]n [[litosfäärilaatta|litosfäärilaattojen]] liikkeet ja vastaavasti taas [[meteorologia]]ssa tuulen synty. Sairaaloissa hyödynnetään eri instrumenttien desinfioinnissa paineen ja lämpötilan suhdetta. Suurentamalla painetta saadaan veden kiehumispistettä nostettua ja näin saadaan mahdolliset taudin aiheuttajat tuhottua. Eri tieteen alojen lisäksi lämpöoppi on hyödyllinen apuväline arkipäiväisten ilmiöiden selittämisessä.

Lämpöopin tärkeimpiin teorioihin kuuluu niin sanottu [[kineettinen kaasuteoria]]. Teoria perustuu matemaattiseen malliin kaasusta, [[ideaalikaasu]]un. Ideaalikaasun avulla voidaan havainnollistaa kaasujen käyttäytymistä tilavuuden, lämpötilan ja paineen muutoksissa. Toinen termodynamiikan ilmiöitä selittävä fysiikan ala on [[statistinen fysiikka|statistinen mekaniikka]].

Yhdeksi merkittäväksi tutkimuskohteeksi on noussut myös hyvin alhaisten lämpötilojen tutkiminen. Niillä on oma merkityksensä esimerkiksi [[suprajohde|suprajohteiden]] tutkimuksessa. Espoossa sijaitsevan [[Teknillinen korkeakoulu|Teknillisen korkeakoulun]] Kylmälaboratoriossa tehtiin vuonna 2000 kylmyysennätys, kun lämpötila saatiin pudotettua vain 0,000&nbsp;000&nbsp;000&nbsp;1 [[kelvin]]in (100&nbsp;pK) päähän [[absoluuttinen nollapiste|absoluuttisesta nollapisteestä]].<ref>[http://www.tiede.fi/uutiset/uutinen.php?id=208 Uutiset,] {{Wayback|1=http://www.tiede.fi/uutiset/uutinen.php?id=208 |päiväys=20070930185711 }} Tiede-lehti</ref>

===== Optiikka =====
[[Tiedosto:Harpe de lumiere.jpg|pienoiskuva|vasen|[[Sateenkaari|Sateenkaaren]] värit syntyvät valon [[dispersio]]sta.]]
Optiikka eli valo-oppi tutkii [[valo]]a ja valon käyttäytymistä väliaineissa sekä rajapinnoissa. Optiikka ja sähkömagnetismi ovat läheisessä suhteessa toisiinsa nähden koska näkyvä valo on osa [[sähkömagneettinen säteily|sähkömagneettisen säteilyn spektriä]]. Valo-opin perusperiaatteisiin kuuluu valon äärellinen nopeus, joka on [[tyhjiö]]ssä vakio [[valonnopeus]]. Optiikkaan kuuluu myös muiden [[aalto-oppi|aalto-opillisten]] ilmiöiden tutkiminen. Optiikka tutkii muun muassa valon [[taittuminen|taittumista]], [[diffraktio|taipumista]], [[heijastuminen|heijastumista]] ja [[polarisaatio]]ta. Erikoisosa-alueet tutkivat myös muita sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksia. Yksi suosittu tutkimuskohde on [[röntgensäteily]].

Perinteisesti valon taittumista hyödynnetään [[linssi (optiikka)|linsseissä]], joihin perustuu muun muassa [[mikroskooppi]]en, [[silmälasit|silmälasien]], [[kaukoputki]]en toiminta. Uudemmista sovellutuksista [[Optinen kuitu|optiset kuidut]] ovat esimerkki valon [[kokonaisheijastuminen|kokonaisheijastumisen]] hyötykäytöstä. Optiset kuidut ovat uusimpia tärkeimmistä optiikan sovellutuksista; valokaapeleita käytetään hyvin paljon tiedonsiirrossa. Optiikan tutkimus on mahdollistanut entistä tarkemman solubiologian tutkimuksen ja lääketieteen harjoittamisen.

===== Akustiikka =====
[[Akustiikka]] eli äänioppi on [[ääni|äänen]] etenemiseen, tuottamiseen ja havaitsemiseen keskittynyt fysiikan ala.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä = Leo Kärkkäinen| Nimeke = Akustiikka| Osoite = http://www.physics.helsinki.fi/common/kurssienkoti/akustiikka/akustiikka.html | Julkaisija =Helsingin yliopisto | Viitattu = }}</ref>
[[Ääni]] ja valo voidaan molemmat kuvata aaltoliikkeenä. Kuten valo, ääni voi heijastua ja taittua rajapinnoista. Toisin kuin valo, ääni tarvitsee kuitenkin edetäkseen väliaineen, sillä se on atomien ja molekyylien mekaanista liikettä.

Akustiikan oppeja käytetään tilojen äänimaailman suunnittelussa. Suurten [[Teatteri (rakennus)|teatteri]]- ja [[ooppera]]näyttämöiden suunnittelussa akustiikalla on suuri merkitys, jotta näytöksen kaikki katselijat kuulisivat äänen hyvin riippumatta istumapaikasta. Suurten tilojen ongelmana on yleensä myös [[kaiku]] eli äänen heijastuminen. Kaikua voidaan vähentää erilaisten äänienergiaa imevien materiaalien avulla.<ref>Lämpö – Aallot 2–3 s. 213</ref>

Akustiikalla on merkitys myös [[Kuulovamma|kuulovaurioiden]] ehkäisemisessä ja melutason mittaamisessa. Akustiikan mukaan [[melu]] on ääntä, joka on haitallista, häiritsevää tai vahingollista. Akustiikka sovelletaan myös lääketieteessä sekä rakennusvirheiden tutkimiseen. Etenkin lääketieteessä ääntä pyritään käyttämään mahdollisimman paljon, ja [[ionisoiva säteily|ionisoivan säteilyn]] käyttöä on pystytty vähentämään [[ultraääni|ultraäänen]] avulla. Ultraääntä hyödynnetään esimerkiksi [[Sikiötutkimus|sikiötutkimuksissa]], nivelvaurioiden hoidossa, [[hammaskivi|hammaskiven]] poistossa ja instrumenttien puhdistuksessa.<ref>Lämpö – Aallot 2–3 s. 222</ref>

==== Moderni fysiikka ====
{{Pääartikkeli|[[Moderni fysiikka]]|[[erityinen suhteellisuusteoria]]|[[yleinen suhteellisuusteoria]]|[[kvanttimekaniikka]]}}
===== Suhteellisuusteoria =====
[[Tiedosto:1919 eclipse negative.jpg|pienoiskuva|Vuoden 1919 auringonpimennyksessä tehtiin yksi ensimmäisistä yleistä suhteellisuusteoriaa testaavia kokeita.]]
Suppea ja yleinen suhteellisuusteoria kuvaavat toistensa suhteen suurella nopeudella liikkuvien [[koordinaatisto]]jen (havainnoitsijoiden) välisten havaintojen suhdetta, esimerkiksi samanaikaisuuden käsitettä. Yleinen suhteellisuusteoria myös selittää [[painovoima]]n avaruuden [[geometria|geometriseksi]] ominaisuudeksi. Suhteellisuusteoria poikkeaa klassisesta mekaniikasta hyvin paljon. Suhteellisuusteorioiden mukaan aika sekä avaruus ovat suhteellisia ja riippuvat nopeuksista. Toisin kuin klassisessa mekaniikassa, suhteellisuusteorioiden mukaan mikään koordinaatisto ei ole erityisasemassa toisiin nähden.

Suhteellisuusteoria syntyi [[sähkömagnetismi suhteellisuusteoriassa|sähkömagnetismin]] pohjalta.<ref name="erikoinen suhteellisuusteoria">{{Verkkoviite | Tekijä =Hannu Karttunen | Nimeke =Erikoinen suhteellisuusteoria | Osoite =http://www.astro.utu.fi/zubi/phys/specrel.htm | Julkaisija =Ursa | Viitattu =18.5.2007 | arkisto =https://web.archive.org/web/20081113132132/http://www.astro.utu.fi/zubi/phys/specrel.htm | arkistoitu =13.11.2008 }}</ref> [[James Maxwell]]in töiden pohjalta huomattiin ristiriita [[klassinen suhteellisuusperiaate|klassisen suhteellisuusperiaatteen]] ja Maxwellin yhtälöiden välillä. Newtonin liikeyhtälöt noudattavat Galilei-invarianssia. Galilei-invarianssissa tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen ja levossa olevan kappaleen aika käy samaa aikaa. [[Hendrik Lorentz]] korjasi Galilei-invarianssia siten, että aika käy eri tavalla liikkeessä olevan ja levossa olevan kappaleen välillä. Tämä tunnetaan [[Lorentz-muunnos|Lorentz-muunnoksena]].<ref name="erikoinen suhteellisuusteoria" /> Suhteellisuusteoria nojautuu juuri Lorentz-muunnokseen.

Erikoisen suhteellisuusteorian mukaan liikkeessä olevan kappaleen aika käy hitaammin kuin levossa olevan. Tämä tunnetaan [[aikadilaatio]]na. Levossa olevan ja liikkeessä olevan kappaleen välinen aikaero on laskettavissa Lorentz-muunnosta apuna käyttäen. Vastaavanlainen ilmiö on havaittavissa pituuden suhteen. Pituus pienenee suurissa nopeuksissa. Pituus pienenee vain siinä suunnassa johon liikekin suuntautuu. Pituuden pieneneminen tunnetaan [[pituuskontraktio]]na. Nämä erot ovat lähes olemattomia normaaleissa nopeuksissa, joten normaalissa elämässä ilmiöitä ei voi havaita.

Siinä missä erikoinen suhteellisuusteoria on ristiriidassa Newtonin liikelakien kanssa on yleinen suhteellisuusteoria ristiriidassa kvanttimekaniikan kanssa.

===== Kvanttimekaniikka =====
Kvanttimekaniikka laajentaa klassisen fysiikan kuvausta [[hiukkanen|hiukkasten]] ja [[kenttä (fysiikka)|kenttien]] välisestä vuorovaikutuksesta eli alueelle, jossa klassinen mekaniikka ei enää päde. Tärkeitä ominaisuuksia kvanttimekaniikassa ovat hiukkasten [[aalto|aallon-omaiset]] [[interferenssi]]-ilmiöt, vastaavasti kenttien hiukkastyyppiset ominaisuudet kuten [[kvantittuminen]], ja samantyyppisten hiukkasten tai aaltojen [[lomittuminen]]. Näitä ominaisuuksia tavataan yleensä erityisesti [[alkeishiukkanen|alkeishiukkasilta]], mutta myös hiukkasten ryhmittymät voivat käyttäytyä kvanttimekaanisesti yhtenä kollektiivisena joukkona.

Kvanttimekaniikka syntyi [[Max Born]]in ja hänen työryhmänsä tutkimustuloksena, kun he yrittivät löytää syytä elektronin epäjohdonmukaiselle käyttäytymiselle.<ref name="Antti-Juhani Kaijanaho">{{Verkkoviite| Tekijä = Antti-Juhani Kaijanaho| Nimeke = Fyysinen todellisuus: Modernin fysiikan aikakausi| Osoite = http://antti-juhani.kaijanaho.fi/iki/tekstit/fyystode/moderni.html| Ajankohta = 1996| Julkaisija = Antti-Juhani Kaijanaho| Viitattu = 18.5.2007| arkisto = https://web.archive.org/web/20070302004842/http://antti-juhani.kaijanaho.fi/iki/tekstit/fyystode/moderni.html| arkistoitu = 2.3.2007}}</ref> Kvanttimekaniikalle on tyypillistä [[indeterminismi]] eli tarkkojen ennustusten mahdottomuus; fysikaalisten suureiden tarkkojen arvojen sijasta täytyy puhua niiden todennäköisyysjakaumasta.<ref name="Antti-Juhani Kaijanaho" /> Koko kvanttimekaniikkaa kuvaa erityisen hyvin [[Heisenbergin epätarkkuusperiaate]], jonka mukaan kahta komplementaarista ominaisuutta (kuten paikka ja liikemäärä) ei voida yhtä aikaa mitata äärettömän tarkasti – toisen tarkka tuntemus väistämättä johtaa toisen epämääräisyyteen.

Atomin todellisen rakenteen kuvauksen pohjana käytetään kvanttimekaniikkaa. [[Kvanttimekaaninen atomimalli|Kvanttimekaanisen atomimallin]], jossa elektroneja käsitellään aaltoina eikä hiukkasina, avulla kuvataan muun muassa elektronien järjestäytyminen atomin [[orbitaali|orbitaaleille]]. Kvanttimekaniikka ennustaa myös niin sanotun [[antimateria]]n olemassaolon. Tämä on suora seuraus [[Diracin yhtälö]]stä. Tämä on kokeellisesti todistettu oikeaksi päätelmäksi. Kvanttimekaniikka on onnistunut selittämään kaikki muut luonnon [[perusvuorovaikutus|perusvuorovaikutukset]] paitsi gravitaation.

Kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria voivat kuulostaa järjen vastaisilta. Kvanttimekaniikka ennustaa monia asioita, joita voidaan pitää täysin järjettöminä. Esimerkiksi [[kvanttisuperpositio]] on tällainen. Kun on kysymys kappaleista, joiden energiat ovat niin suuria, että niiden rinnalla [[Planckin vakio]] voidaan pyöristää nollaksi, kvanttimekaniikka johtaa kuitenkin samoihin tuloksiin kuin [[klassinen fysiikka]]. Samaan tapaan suhteellisuusteoria johtaa klassisen fysiikan kanssa yhtäpitäviin tuloksiin silloin, kun kaikki nopeudet ovat paljon [[valonnopeus|valonnopeutta]] pienempiä.

===Tutkimuskohteen mukainen lajittelu===
==== Hiukkasfysiikka ====
{{Pääartikkeli|[[Hiukkasfysiikka]]}}
[[Tiedosto:Sciences exactes.svg|pienoiskuva|Taiteilijan näkemys [[helium]]atomin rakenteesta.]]
Hiukkasfysiikka tutkii aineen perimmäistä rakennetta eli [[alkeishiukkanen|alkeishiukkasia]]. Hiukkasfysiikan tutkimuksissa käytetään suuria [[hiukkaskiihdytin|hiukkaskiihdyttimiä]], joiden avulla törmäytetään suurella nopeudella kulkevia hiukkasia toisiinsa. Törmäyksissä syntyy uusia hiukkasia, joiden perusteella pyritään todentamaan vallalla olevia teorioita aineen rakenteesta. Hiukkasfysiikkaa kutsutaan usein myös nimellä suurenergiafysiikka johtuen tutkittavien hiukkasten suuresta energiasta.

Hiukkasfysiikka ja [[kosmologia]] pyrkivät etsimään vastauksia perustavanlaatuisiin kysymyksiin: mitä [[maailmankaikkeus|maailmankaikkeuden]] syntyhetkellä tapahtui, miten aine on syntynyt, ja miten aine käyttäytyy suurissa lämpötiloissa ja tiheyksissä (esimerkkinä [[alkuräjähdys]] ja [[musta aukko|mustat aukot]])?

Teoreettisesti hiukkasfysiikka nojautuu kvanttimekaniikkaan ja suppeaan suhteellisuusteoriaan. Hiukkasfysiikan pohjana on 1970-luvulla kehitetty niin sanottu [[Hiukkasfysiikan standardimalli|standardimalli]], jonka tarkoituksena on kuvata aineen vuorovaikutuksia rakennetta. Standardimallilla on tiettyjä heikkouksia, joista johtuen teoreetikot yrittävät edelleen löytää parempaa teoriaa. Standardimalli sisältää kuitenkin kaikki muut vuorovaikutukset paitsi [[gravitaatio]]n.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Kari Rummukainen | Nimeke =Teoreettinen hiukkasfysiikka ja kosmologia Oulun yliopistossa | Osoite =http://www.cc.oulu.fi/~tf/tiedostot/pub/esittely/hiukkasfys.pdf | Julkaisija =Oulun yliopisto | Viitattu =18.5.2007 }}{{Vanhentunut linkki|bot=InternetArchiveBot }}</ref> [[CERN]]in uuden [[Large Hadron Collider]]in toivotaan tuovan vastauksen muun muassa siihen, onko oletettua hiukkasten [[massa]]n selittävää [[Higgsin bosoni]]a olemassa.

[[Säieteoria|Säieteorioista]] toivotaan modernin fysiikan uutta aineen rakenteen teoriaa. Sen mukaan hiukkaset koostuvat pienen pienistä värähtelevistä energiakuiduista, säikeistä. Säieteoriat ovat ehdokkaita niin sanotuksi [[kaiken teoria|suureksi yhtenäisteoriaksi]], joka yhdistäisi kaikki vuorovaikutukset. Teoriat ovat kuitenkin hyvin kiistanalaisia, sillä sitä on vaikea osoittaa oikeaksi tai vääräksi nykyisillä mittausmenetelmillä.

==== Ydinfysiikka ====
{{Pääartikkeli|[[Ydinfysiikka]]}}
Ydinfysiikka tutkii atomin ydintä ja ytimien hajoamista. Ydinfysiikassa, kuten hiukkasfysiikassa, ydintä tutkitaan hiukkaskiihdyttimien avulla. Ydinfysiikassa käytetyt kiihdyttimet ovat useimmiten paljon pienempiä. Keskeisiä tutkimuskohteita ydinfysiikassa on [[radioaktiivisuus]].

Ydinfysiikka on yksi käytännön elämän tärkeimmistä fysiikan haaroista. Ydinfysiikan tutkimukset mullistivat koko energiatalouden ja energiantuotannon; energiaa pystyttiin tuottamaan [[fissio]]n avulla aiempaa enemmän. Ennen ydinfysiikan valjastamista yhteiskunnalliseen, rauhanomaiseen, käyttöön sitä hyödynnettiin sotatoimissa. Ensimmäinen sotilaskäytössä ollut atomipommi pudotettiin 6. elokuuta 1945 [[Hiroshima]]an ja kolmea päivää myöhemmin [[Nagasaki]]in. Ydinfysiikalla on kuitenkin paljon rauhanomaisia sovellutuksia lääketieteessä ja muilla aloilla.

Ydinfysiikan odotetaan mullistavan uudelleen energiateollisuuden, kun ensimmäiset hallitut [[fuusioreaktori]]t saadaan kaupalliseen käyttöön. Nykyisessä fissioreaktiossa tuotetaan energiaa [[ketjureaktio (fysiikka)|ketjureaktion]] avulla, jossa raskaita atomin ytimiä halkaistaan pienemmiksi. Fuusion voidaan ajatella olevan täysin päinvastainen reaktio, sillä reaktiossa yhdistetään kaksi kevyttä atomin ydintä yhteen. Fuusio tullaan toteuttamaan vedyn ja vedyn isotooppien avulla. Toistaiseksi ongelmana on saada fuusioreaktio tuottamaan energiaa enemmän kuin se kuluttaa. Kaupallisia fuusioreaktoreita ei odoteta ennen vuotta 2050, mutta fossiilisten polttoaineiden väheneminen saattaa nopeuttaa fuusioreaktoreiden kehitystyötä.

==== Atomifysiikka ====
{{Pääartikkeli|[[Atomifysiikka]]}}
Atomifysiikka ja [[molekyylifysiikka]] tutkivat atomin kokoluokan ilmiöitä. Tähän kokoluokkaan sijoittuu myös [[kemia]]. Hiukkasfysiikassa tutkitaan atomin rakenteen pienimpiä osasia, kun taas atomifysiikassa tyydytään tutkimaan atomia eristäytyneenä yksikkönä. Atomifysiikka yhdistetään usein myös ydinfysiikkaan. Atomifysiikassa on kuitenkin kyse atomin, elektronit ja ydin yhdessä, tutkimisesta, kun taas ydinfysiikassa ollaan kiinnostuneita atomin ytimen rakenteesta.

Molekyylifysiikka tutkii molekyylien ja atomien välisten sidosten fysikaalisia ominaisuuksia. Molekyylifysiikka on luonut käsitteen [[molekyyliorbitaali|molekyyliorbitaaleista]], joka kuvaa atomien orbitaalien yhdistymistä ja kertoo kovalenttisten sidosten syntytavan.

==== Tiiviin aineen fysiikka ====
{{Pääartikkeli|[[Tiiviin aineen fysiikka]]}}
[[Tiedosto:Meissner effect p1390048.jpg|pienoiskuva|vasen|[[Meissnerin ilmiö]]tä havainnollistaen [[magneetti]] levitoi korkeanlämpötilan [[suprajohde|suprajohteen]] yläpuolella. Suprajohteen alla on höyrystyvää nestemäistä typpeä.]]

Tiiviin aineen fysiikka tai kondensoituneen aineen fysiikka tutkii aineen makroskooppisia ilmiöitä aineen rakenneosasten tiivistyttyä yhteen [[olomuoto]]on. Aiemmin fysiikan haara tunnettiin nimellä [[kiinteän olomuodon fysiikka]], mutta nimitys tiiviin aineen fysiikasta vakiintui, kun huomattiin vastaavanlaisten ilmiöiden tapahtuvan myös [[neste]]illä. Tiiviin aineen fysiikka on fysiikan alan suurin tutkimusalue. Kvanttimekaniikka on tiiviin aineen fysiikan teoreettinen työkalu.

Olennaisena osana tiiviin aineen fysiikkaa on hyvin matalissa lämpötiloissa havaitut ilmiöt, kuten [[suprajohtavuus]], [[supraneste]]ytyminen ja [[Bosen–Einsteinin kondensaatti]]. Suurin osa alan teorioista liittyy [[johtavuus|johtavuuteen]] ja [[magnetismi]]in. Tiiviin aineen fysiikan tutkimuksen tuloksia sovelletaan [[materiaalifysiikka|materiaalifysiikassa]] ja [[nanoteknologia]]n, [[tekniikka|tekniikan]] ja [[kemia]]n tutkimuksessa.

Ehkä tärkeimpiä keksintöjä tiiviin aineen fysiikan alalla on vuonna 1948 keksitty [[transistori]]. Transistori on vaikuttanut merkittävästi kaikkiin elektronisiin laitteisiin. Esimerkiksi tietokoneen nykyisen kaltainen toiminta olisi mahdotonta ilman transistoria. [[Suuri magnetoresistanssi|Suuren magnetoresistanssi-ilmiön]] löytäminen 40 vuotta myöhemmin, vuonna 1988, mahdollisti puolestaan nykyisen [[kiintolevy|kovalevytekniikan]]. Merkittävä löytö oli myös intialaisen [[Satyendra Nath Bose]]n ja Albert Einsteinin ennustama Bosen-Einsteinin kondensaatti.

Kvanttimekaniikan kehittyminen 1920-luvun lopussa on auttanut merkittävästi koko tiiviin aineen fysiikan kehittymisessä. Monien ilmiöiden selittäminen ilman kvanttimekaniikka ei olisi mahdollista.

==== Astrofysiikka ====
[[Tiedosto:Orion Nebula - Hubble 2006 mosaic.jpg|pienoiskuva|Kuvassa [[Orionin sumu]]]]
{{Pääartikkeli|[[Astrofysiikka]]}}

Astrofysiikka eli avaruusfysiikka on [[tähtitiede|tähtitieteen]] haara, joka tutkii avaruuden ilmiöitä, joita on mahdollista kuvata ainakin matemaattisesti.<ref>{{Verkkoviite | Tekijä =Hannu Koskinen | Nimeke =Avaruusfysiikka | Osoite =http://theory.physics.helsinki.fi/~space/ | Julkaisija =Helsingin yliopisto | Viitattu =22.5.2007 | Kieli ={{en}} | arkisto =https://web.archive.org/web/20070621030924/http://theory.physics.helsinki.fi/~space/ | arkistoitu =21.6.2007 }}()</ref> Tutkimustyö kohdistuu eniten tähtiin sekä [[galaksi|galakseihin]] ja niiden fysikaalisiin ilmiöihin. Tämän takia tutkimuksissa hyödyllinen fysiikan ala on [[plasmafysiikka]]. Astrofysiikka on olennainen osa maailmankaikkeuden tutkimista ja sen tutkimustulokset ovat hyvin tärkeitä monille muille fysiikan ja tähtitieteen haaroille. Olennainen osa avaruusfysiikan tutkimuksesta kohdistuu [[Aurinko]]on ja sen aiheuttamiin ilmiöihin Maassa ja lähiavaruudessa.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke =Avaruusfysiikka | Osoite =http://www.fmi.fi/organisaatio/yhteys_43.html | Julkaisija =Ilmatieteen laitos | Viitattu =22.5.2007 | arkisto =https://web.archive.org/web/20041209114907/http://www.fmi.fi/organisaatio/yhteys_43.html | arkistoitu =9.12.2004 }}</ref> Suomessa avaruusfysiikkaa tutkiva laitos on [[Ilmatieteen laitos]].

Astrofysiikan tutkimuksen tärkeimpiin teorioihin kuuluu [[yleinen suhteellisuusteoria]], jonka avulla on ennustettu useita ilmiöitä ja joka selittää uusia aiemmin mahdottomiksi luultuja ilmiöitä. Ilmiöistä saadaan tietoa ensisijaisesti [[satelliitti]]en, [[avaruusteleskooppi]]en sekä suurten maanpäällisten [[kaukoputki]]en avulla. Vuonna 2008 laukaistun [[Planck]]-satelliitin odotetaan antavan paljon hyödyllistä tietoa maailmankaikkeuden alkuajoista mittaamalla [[kosminen taustasäteily|mikroaaltotaustasäteilyä]]. Suomessa satelliitin tekniikkaan panostettiin 10 miljoonaa euroa.

== Fysiikan käsitys todellisuudesta ==
{{Pääartikkeli|[[Fysikaalinen todellisuuskäsitys]]}}
Fysikaalisella [[todellisuuskäsitys|todellisuuskäsityksellä]] tarkoittaa tässä fysiikan tämänhetkisiin tuloksiin perustuvaa kokonaiskäsitystä [[todellisuus|todellisuudesta]] ja sen rakenteesta. Havaittu kaikkeus muodostuu sisäkkäisistä rakenteista, jotka vuorovaikuttavat keskenään neljällä [[perusvuorovaikutus|perusvuorovaikutuksella]]. Tyypillistä on jakaa hahmotettavat asiat ja ilmiöt makroskooppisiin eli silmin havaittaviin ja mikroskooppisiin eli hyvin pieniin, joita ei voida havaita silmin. Näiden väliin jäävää aluetta kutsutaan mesoskooppiseksi. Makroskooppiset ilmiöt voidaan useimmiten perustella mikroskooppisten ilmiöiden pohjalta. Esimerkiksi lämpötilan nousu johtuu rakenneosasten lämpöliikkeen nopeutumisesta.

*'''Kaikkeuden ihmiselle hahmottuvat tasot:'''
** [[galaksijoukko|galaksijoukot]]
** [[galaksi]]t
** [[aurinkokunta|aurinkokunnat]]
** yksittäiset [[taivaankappale]]et, kuten [[tähti|tähdet]] ja [[planeetta|planeetat]]
** ihmisen suuruusluokkaa olevat kappaleet
** [[molekyyli]]t
** [[atomi]]t
** [[atomiydin|ytimet]]
** [[alkeishiukkanen|alkeishiukkaset]].

*'''Perusvuorovaikutukset:'''
** [[gravitaatio]]vuorovaikutus
** [[vahva vuorovaikutus]]
** [[heikko vuorovaikutus]]
** [[sähkömagneettinen vuorovaikutus]].

== Fysiikan tutkimusmenetelmät ==
{{Pääartikkeli|[[Luonnontieteellinen menetelmä]]}}
=== Yleistä ===
Fysiikka on 'kokeellinen teorioita todellisuudesta luova tiede'. Fysiikan [[Tieteellinen teoria|teorioiden]] tulee olla kokeellisesti testattavissa eli niiden tulee antaa kokeellisesti testattavia ennusteita. Fysiikka voidaan jakaa kahteen osaan, [[teoreettinen fysiikka|teoreettiseen fysiikkaan]] ja [[kokeellinen fysiikka|kokeelliseen fysiikkaan]]. Teoreettisessa fysiikassa muodostetaan ja tutkitaan matematiikan ja intuition avulla teorioita. Kokeellisessa fysiikassa suoritetaan [[koe|kokeita]], joilla testataan teorioiden antamien ennusteiden paikkansapitävyyttä. Kokeilla teoria saatetaan [[fallibilismi|falsifoida]] eli todeta vääräksi tai puutteelliseksi mutta ei koskaan todistaa oikeaksi, vaan ainoastaan kokeen kohteena olleessa tapauksessa selityskykyiseksi. Fysikaalinen tieto on jatkuvasti keskeneräistä. Aiempaa tarkemman havaintovälineen käyttöönotto voi tuoda uusia havaintoja, joita vanha teoria ei selitä tai uusi teoreettinen keksintö tuo uuden näkökulman asiaan.

Fysiikka tieteenä pyrkii mahdollisimman suureen rakenteellisuuteen. Rakenteellisuus merkitsee pyrkimystä irrallisista laeista kiinteän yhtenäisen kokonaiskuvan muodostamiseen, pyrkimystä hierarkkiseen tietorakenteeseen, jossa yksittäiset relaatiot ovat jäsentyneet hallittavaksi, ymmärrettäväksi ja ristiriidattomaksi kokonaisuudeksi, teoriaksi. Perimmäisenä pyrkimyksenä fysiikassa on luoda niin sanottu [[kaiken teoria]], joka selittäisi kaikki luonnon vuorovaikutukset.

=== Matematiikka ja tekniikka ===

Fysiikka on 'matemaattinen tiede'. Teoreettinen fysiikka ja yleensäkin teorioiden muodostaminen on kulkenut rinta rinnan matemaattisen kehityksen kanssa.

Kokeellisen fysiikan kehitys on tiukasti sidoksissa tekniseen kehitykseen. Toisaalta fysiikka on keskeinen osa nykyistä teknistä kehitystä. Varhaisimpia esimerkkejä teknisen laitteen käyttöönotosta ja kokeellisen fysiikan kehitysaskeleesta on [[Galileo Galilei]]n kaukoputkihavainnot ja ylipäätään tähtitieteen kehitys. Mittalaitteet mahdollistavat luonnon havainnoinnin ihmiselle muuten tavoittamattomissa olevilla tasoilla, ne laajentavat ja tarkentavat ’näkökenttää’.

Uudempi niin kutsuttu [[tietotekniikka]] mahdollistaa laskennon ja mallintamisen laajentumisen ihmisen omia kykyjä suuremmaksi, ne laajentavat ihmisen ’ajatuskykyä’. Näin teknisestä kehityksestä tulee osa myös fysiikan teoreettista puolta.

==Fysiikan tutkimus==
{{Pääartikkeli|[[Fysiikan tutkimus]]}}

== Fysiikka ammattina ==
{{Pääartikkeli|[[Fyysikko]]}}

== Fysiikan opiskelu ==
[[Tiedosto:Physics Book.jpg|pienoiskuva|Kuva fysiikan oppikirjasta]]
=== Suomessa ===

[[Suomi|Suomessa]] fysiikan opiskelu alkaa pakollisena aineena [[peruskoulu]]ssa.<ref>{{Verkkoviite|osoite=https://www.oph.fi/fi/koulutus-ja-tutkinnot/perusopetus/fysiikka-ja-kemia-perusopetuksessa|nimeke=Fysiikka ja kemia perusopetuksessa|julkaisu=Opetushallitus|viitattu=2023-06-24|ietf-kielikoodi=fi}}</ref> Peruskoulun fysiikassa pyritään ennemmin kokeellisuuteen kuin teoreettiseen ajatteluun.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Pedagoginen toiminta| Osoite = http://www.maol.fi/index.php?id=26| Julkaisija = Matemaattisten Aineiden Opettajien Liitto MAOL ry| Viitattu = }}</ref>
[[Lukio]]ssa fysiikasta on yksi pakollinen kurssi sekä seitsemän valtakunnallista syventävää kurssia. Valtakunnallisten kurssien lisäksi lukiot tarjoavat omia syventäviä kursseja.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Valtioneuvoston asetus lukiokoulutuksen yleisistä valtakunnallisista tavoitteista ja tuntijaosta 14.11.2002/955| Osoite = http://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2002/20020955| Julkaisu = Finlex| Viitattu = }}</ref> Yliopistojen opiskelijavalinnassa painotetaan fysiikan lisäksi matematiikan osaamista. Riittävä menestys ja opintojen laajuus lukio-opinnoissa ja ylioppilaskirjoituksissa mahdollistaa usein yliopistoon pääsemisen ilman pääsykoetta, ns. paperivalinnan, jolla valitaan noin 80&nbsp;% opiskelijoista. Loput valitaan valintakokeen tai/ja opintomenestyksen perusteella. Tiedekunnat päättävät itse opiskelijavalinnan yksityiskohdat.<ref name="luonnontieteet.fi">{{Verkkoviite | Nimeke =Fysiikan valintaperusteet | Osoite =http://www.luonnontieteet.fi/hakeminen/fysiikka | Ajankohta =13.5.2005 | Julkaisija =Luonnontieteet.fi | Viitattu =19.5.2007 | arkisto =https://web.archive.org/web/20070624153954/http://www.luonnontieteet.fi/hakeminen/fysiikka | arkistoitu =24.6.2007 }}</ref> Pintapuolisesti fysiikkaa, nk. insinöörifysiikkaa, opetetaan myös kaikissa teknisen alan oppilaitoksissa.

Fysiikkaa opetetaan omana oppiaineenaan yliopistoissa yleensä matemaattis-luonnontieteellisissä tiedekunnissa.<ref>{{Verkkoviite|osoite=https://www.helsinki.fi/fi/matemaattis-luonnontieteellinen-tiedekunta/tiedekunta/fysiikan-osasto/fysiikan-opiskelu|nimeke=Fysiikan opiskelu {{!}} Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta {{!}} Helsingin yliopisto|julkaisu=www.helsinki.fi|viitattu=2023-06-24|ietf-kielikoodi=fi}}</ref> Opintojen tutkintonimike on tasosta ja tiedekunnasta riippuen luonnontieteiden kandidaatti, filosofian maisteri, filosofian lisensiaatti, filosofian tohtori, tekniikan kandidaatti, diplomi-insinööri, tekniikan lisensiaatti tai tekniikan tohtori. Riittävän tutkimustyön jälkeen henkilöä voidaan kutsua [[fyysikko|fyysikoksi]]. Puhdasta fysiikkaa opetetaan myös teknillisissä korkeakouluissa. Fysiikan opetus tapahtuu tavallisesti suomeksi, mutta esimerkiksi oppikirjat ovat usein englanninkielisiä heti peruskursseista lähtien. Perustutkintoon kuuluvat LuK-tutkimus ja [[pro gradu]] -työ tehdään yleensä suomeksi.<ref name="Opinnaytteet 2006" /> Myös lisensiaatin työ saatetaan tehdä suomeksi, mutta väitöskirja tehdään lähes aina englanniksi.<ref name="Opinnaytteet 2006">{{Verkkoviite| Nimeke = Opinnäytteet 2006| Osoite = http://www.physics.utu.fi/opiskelu/opinnaytteet/2006.html| Julkaisija = Turun yliopisto| Viitattu = 19.5.2007| arkisto = https://web.archive.org/web/20110720194144/http://www.physics.utu.fi/opiskelu/opinnaytteet/2006.html| arkistoitu = 20.7.2011}}</ref>

Olennaisena osana fysiikan opiskeluun kuuluu matematiikan opiskelu, sillä ”matematiikkaa hallitsemattomasta ihmisestä ei tule fyysikkoa”<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = Sinustako fyysikko| Osoite = http://physics.oulu.fi/index.php?tag=requirements| Julkaisija = Oulun yliopisto| Viitattu = 17.5.2007| arkisto = https://web.archive.org/web/20060627223928/http://physics.oulu.fi/index.php?tag=requirements| arkistoitu = 27.6.2006}}</ref>. Tavallisesti fysiikkaa yliopistossa pääaineena opiskelevat lukevat matematiikkaa sivuaineena ja yleensä se kuuluukin pakollisena opintoihin. Muita tyypillisiä sivuaineita ovat kemia, biologia sekä tietotekniikka. Fysiikkaa voidaan opiskella myös poikkitieteellisesti. Esimerkiksi [[Jyväskylän yliopisto]]ssa [[nanotiede|nanotieteen]] koulutusohjelmassa opiskellaan fysiikkaa, kemiaa ja biologiaa<ref>{{Verkkoviite| Nimeke = Nanoscience Center:Opinnot| Osoite = http://www.jyu.fi/science/muut_yksikot/nsc/suomeksi/nano-opinnot| Julkaisija = Jyväskylän yliopisto| Viitattu = 17.5.2007| arkisto = https://web.archive.org/web/20080929221642/http://www.jyu.fi/science/muut_yksikot/nsc/suomeksi/nano-opinnot| arkistoitu = 29.9.2008}}</ref>.

Suomen liittyminen [[Euroopan unioni]]in on helpottanut opiskelijoiden siirtymistä opiskelemaan ulkomaille tai antanut mahdollisuuden ulkomaalaisten opiskelijoiden tulla Suomeen opiskelemaan.
Esimerkiksi Erasmus-ohjelma antaa kaikkien alojen tutkinto-opiskelijoille mahdollisuuden 3–12 kuukauden tuettuihin korkea-asteen opintoihin EU:n jäsenmaissa, ETA-maissa (Islanti, Norja ja Liechtenstein), ja Turkissa.<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Mikä on Sokrates/Erasmus-ohjelma?| Osoite = http://www.uta.fi/opiskelu/kv-asiat/erasmus/erasmus-ohjelma.html | Julkaisija = Tampereen yliopisto| Viitattu = 28.5.2007}}</ref> Suomi on yhteistyössä monien järjestöjen kanssa, esimerkiksi [[CERN|CERN:in]] ja [[Euroopan avaruusjärjestö|ESA:n]] kanssa.

==Merkittävät fysiikan alan palkinnot ja tapahtumat==

'''Kansainväliset palkinnot'''
* [[Nobelin fysiikanpalkinto]]
* [[Diracin palkinto]]
* [[Lorentzin mitali]]
* [[Albert Einstein -mitali]]
* [[Max Planck -mitali]]

'''Suomessa jaettavat palkinnot'''
* [[Väisälän palkinto]] ([[Suomalainen Tiedeakatemia]])
* [[Magnus Ehrnroothin palkinto]] ([[Suomen Tiedeseura]])
* [[Th. Homénin palkinto]] ([[Suomen Tiedeseura]])

'''Tapahtumat'''
* [[Solvay-konferenssi]]
* [[Kansainväliset fysiikkaolympialaiset]]
* [[Poincaré Seminar]]
* [[Shelter Island Conference]]
* [[Kansainvälinen fysiikan vuosi|Fysiikan vuosi 2005]]

== Katso myös ==
{{Teemasivu2|Fysiikka}}
* [[Fysiikan filosofia]]
* [[Luettelo keskeisistä fysiikan aiheista]]
* [[Ratkaisemattomat fysiikan ongelmat]]
* [[Suomen Fyysikkoseura]]

== Lähteet ==
*{{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 =Lehto, Heikki & Luoma, Tapani & Eloranta, Kari U.| Nimeke = Fysiikka 1 &ndash; Fysiikka luonnontieteenä| Vuosi = 2005| Kappale = | Sivu = | Selite = | Julkaisija = Tammi| Tunniste = | Isbn = 951-26-4835-0 }}
*{{Kirjaviite | Tekijä =Lehto, Heikki & Luoma, Tapani & Havukainen, Raimo & Leskinen, Janna| Nimeke = Fysiikka 2–3 – Lämpö – Aallot| Vuosi =2006 | Kappale = | Sivu = | Selite = | Julkaisija = Tammi| Tunniste = | Isbn = 951-26-5223-4 }}
* {{kirjaviite | Tekijä=Fölsing, Albrecht | Nimeke=Albert Einstein: Elämäkerta | Selite=(Alkuteos: Albert Einstein: Eine Biographie, 1995.) | Suomentaja= Seppo Hyrkäs | Julkaisija= Terra Cognita | Julkaisupaikka=Helsinki| Vuosi=1999 | Tunniste = | Isbn = 952-5202-27-5}}

=== Viitteet ===
{{Viitteet|sarakkeet}}

== Kirjallisuutta ==
{{Wikiaineisto|Kirjallisuutta fysiikasta}}
* {{Kirjaviite |Tekijä=Karttunen, Hannu | Nimike=Fysiikka | Selite=Tiedettä kaikille. Ursan julkaisuja 89 | Julkaisupaikka=Helsingissä | Julkaisija=Tähtitieteellinen yhdistys Ursa | Vuosi=2006 | Tunniste = | Isbn = 952-5329-32-1}}

'''Korkeakoulujen perusoppikirjoja'''

* {{Kirjaviite | Tekijä=Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta | Vuosi=2000 | Nimike=Vuorovaikuttavat kappaleet – mekaniikan perusteet | Julkaisija=Limes ry | Painos=5 | Tunniste = | Isbn = 951-745-167-9}}
* {{Kirjaviite | Tekijä=Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta | Vuosi=1999 | Nimeke=Vuorovaikutuksista kenttiin – sähkömagnetismin perusteet | Julkaisija=Limes ry | Painos=5 | Tunniste = | Isbn = 951-745-155-5}}
* {{Kirjaviite | Tekijä=Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta | Vuosi=1997 | Nimike=Aaltoliikkeestä dualismiin | Julkaisija=Limes ry | Painos=4 | Tunniste = | Isbn = 951-745-133-4}}
* {{Kirjaviite | Tekijä=Kurki-Suonio, Kaarle ja Riitta | Vuosi=1994 | Nimike=Fysiikan merkitykset ja rakenteet | Julkaisija=Limes ry | Selite= | Tunniste = | Isbn = 951-745-157-1}}
* {{Kirjaviite | Tekijä=Maalampi, Jukka & Tapani, Perko | Nimeke=Lyhyt modernin fysiikan johdatus |Painos=4. korj. | Julkaisupaikka=Helsinki | Julkaisija=Limes | Vuosi=2006 | Tunniste = | Isbn = 951-745-213-6}}

== Aiheesta muualla ==
{{wikikirjasto|Fysiikan oppikirja}}
{{wikikirjasto|Klassinen mekaniikka}}
{{Commons|Physics|fysiikka}}
* [http://opetus.tv/fysiikka/ Fysiikan etäopiskeluympäristö] – [[Opetus.tv]]
* [http://www.fyysikkoseura.fi Suomen fyysikkoseura]
* [http://www.helsinki.fi/~fyl_iaps/ Suomen Fysiikanopiskelijat ry]
* [http://www.eps.org/ European Physical Society]
* [http://www.aip.org/index.html American Institute of Physics]
* [http://www.iop.org Institute of Physics] {{Wayback|1=http://www.iop.org/ |päiväys=20190521010833 }}
* [http://www.iupap.org/ International Union of Pure and Applied Physics]
* [http://www.iaps.info/ International Association of Physics Students]
* [http://www.aps.org American Physical Society]
* [http://www.spsnational.org Society of Physics Students]
* [http://einstein.phys.uwm.edu/ Einstein@home-projektin kotisivut]
* [https://www.khanacademy.org/science/physics Physics] – [[Khan Academy]] {{en}}

'''Suomenkielisen korkeakoulutasoisen fysiikan opetuksen tarjoajat:'''
* [http://www.physics.helsinki.fi/ Helsingin yliopiston fysiikan laitos]
* [http://physics.joensuu.fi/ Joensuun yliopiston fysiikan laitos] {{Wayback|1=http://physics.joensuu.fi/ |päiväys=20050323230825 }}
* [http://www.jyu.fi/fysiikka/ Jyväskylän yliopiston fysiikan laitos]
* [http://fysiikka.uku.fi/index_fi.shtml Kuopion yliopiston sovelletun fysiikan laitos] {{Wayback|1=http://fysiikka.uku.fi/index_fi.shtml |päiväys=20050308005241 }}
* [http://www.ee.lut.fi/fi/lab/fysiikka/index.html Lappeenrannan teknillisen yliopiston fysiikan laitos] {{Wayback|1=http://www.ee.lut.fi/fi/lab/fysiikka/index.html |päiväys=20050408194558 }}
* [http://www.oulu.fi/fysiikka/ Oulun yliopiston fysiikan laitos]
* [http://www.tut.fi/fys Tampereen teknillisen yliopiston fysiikan laitos]
* [http://www.hut.fi/Yksikot/TeknillinenFysiikka Teknillisen korkeakoulun teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto]
* [http://www.physics.utu.fi/ Turun yliopiston fysiikan laitos] {{Wayback|1=http://www.physics.utu.fi/ |päiväys=20050403142808 }}
* [http://www.uwasa.fi/itt/teti/fysiikka/index.html Vaasan yliopiston fysiikan ja materiaalitekniikan laitos] {{Wayback|1=http://www.uwasa.fi/itt/teti/fysiikka/index.html |päiväys=20050416185452 }}
* [http://www.abo.fi/fak/mnf/fysik/ Åbo akademin fysiikan laitos] {{sv}}
* [http://boojum.hut.fi/ Teknillisen korkeakoulun kylmälaboratorio] {{en}}
{{Metatieto}}

[[Luokka:Fysiikka|*]]
[[Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit]]
[[Luokka:53 Fysiikka]]