Filsafat fisika
vakum, karena vakum tidak memiliki dimensi atau aspek spasial. Jika setiap daerah dari ruang merupakan perwujudan aspek spasial dari materi, maka tanpa materi tidak akan ada ruang. Untuk menjelaskan gerakan suatu benda, Descartes berpendapat bahwa tidak terdapat ruang mutlak; artinya jika suatu materi bergerak atau berpindah maka seluruh ruang yang
dibentuk oleh materi lainnya akan bergerak relatif terhadap materi tersebut sebagi kompensasi dari perpindahannya. Hukum gerak Descartes dapat dirumuskan menjadi tiga poin sebagai berikut:
Berlawanan dengan Descartes, Isaac Newton berpendapat bahwa ruang vakum, waktu mutlak dan ruang mutlak merupakan suatu entitas yang nyata di alam semesta. Ruang mutlak menurut Newton selalu sama dan tidak bisa dipindahkan. Begitu pula dengan waktu; menurut Newton waktu berjalan sama (mutlak) disetiap titik di alam semesta dan tidak dipengaruhi aspek fisis
eksternal (gaya, masa, kecepatan dan lain-lain). Newton juga menyatakan bahwa posisi yang ditempati suatu benda adalah suatu besaran dalam ruang yang ditempatinya alih-alih menurut Descartes, ruang merupakan implikasi dari aspek spasial benda. Karakterisasi dari ruang dan waktu menurut Newton dapat dibagi dalam tiga bagian sebagai berikut: Ruang mutlak menurut Newton dapat
dibuktikan menggunakan percobaan ember berisi air yang dirotasikan terhadap suatu titik. Setiap titik di alam semesta dapat melihat gerakan dari ember berisi air ini karena kecekungan permukaan air saat berotasi. Ini adalah contoh dari gerak mutlak terhadap kerangka acuan mutlak menurut newton.
Selain gerak mutlak, Newton juga mendefinisikan gerak relatif, yakni gerakan suatu benda relatif terhadap suatu kerangka acuan Inersia. Kerangka acuan inersia atau kerangka acuan relatif yang dimaksud adalah kerangka acuan yang diam atau bergerak dengan kecepatan konstan dan kerangka acuan ini berada di dalam kerangka acuan mutlak Newton. Pada kerangka acuan ini berlaku hukum gerak
Newton. Selain itu yang hal lainnya yang membedakan konsep Newton dan Descartes adalah pandangannya terhadap momentum, Newton berpendapat bahwa momentum dari suatu benda hanya bergantung dan berbanding lurus dengan kecepatan dan massanya.
Gotffried von Leibniz menentang Newton dengan menyatakan bahwa ruang sepenuhnya adalah entitas yang relatif terhadap kerangka acuan. Leibniz juga mengemukakan teori gerak baru yang menghubungkan gerak suatu benda dengan energi kinetik dan potensial yang dimilikinya. Selain konsep ruang yang relatif, Leibniz dalam korespondensinya dengan Samuel Clarke juga menganggap waktu merupakan konsep yang relatif.
Dalam konsep fisika klasik, dipercaya bahwa gelombang cahaya atau elektromagnetik merambat melalui suatu zat yang dinamakan ether, zat ini dipercaya juga bersifat elastis dan memenuhi ruang alam semesta. Albert Michelson selama enam tahun dari tahun 1881 hingga 1887, dengan instrumen percobaanya mencoba menemukan ether namun selalu gagal. Sementara beberapa ilmuwan juga telah
mulai skeptis dengan konsep ruang dan waktu mutlak yang dikemukakan oleh Newton. Kemudian pada tanggal 26 September 1905, Albert Einstein mempublikasikan karyanya tentang relativitas khusus. Dalam naskahnya, Einstein berargumen bahwa aether tidak harus ada jika kita meninggalkan konsep ruang dan waktu mutlak Newton. Basis yang mendasari relativitas khusus einstein adalah dua postulat
sebagai berikut: Implikasi dari kedua postulat Einstein ini ialah hal yang tak lazim pada masanya seperti dilatasi waktu, kontraksi panjang dan pertambahan masa relativistik. Kemudian dilanjutkan dengan relativitas umum Einstein menunjukan bahwa percepatan akibat medan gravitasi sama halnya dengan percepatan pada kerangka inersia yang dipercepat, yang mana akan berimplikasi terhadap pelengkungan lintasan cahaya dan perlambatan waktu pada suatu ruang dengan medan gravitasi tertentu.
Teori relativitas umum Einstein membahas bahwa ruang-waktu dapat dilengkungkan dan pada kasus khusus berimplikasi pada dimungkinkannya perjalanan antar waktu. Namun banyak ilmuwan berpendapat bahwa perjalanan antar waktu yang mungkin hanyalah ke masa depan karena perjalanan ke masa lalu akan bertentangan dengan prinsip kausalitas. Seperti contoh paradoks yang muncul saat seseorang kembali ke masa lalu dan membunuh leluhurnya.
Mekanika kuantum merupakan fondasi dari fisika modern dan perkembangan teknologi digital. Interpretasi konseptual dari mekanika kuantum bertentangan dengan fisika klasik. Energi partikel yang terkuantisasi serta dualisme partikel-gelombang merupakan konsep yang tidak dikenal dalam fisika klasik, sehingga memberikan gambaran baru bagaimana alam semesta bekerja.
Keterikatan dalam mekanika kuantum didefinisikan sebagai suatu fenomena yang terjadi antar partikel atau sekelompok partikel, dimana antar partikel tersebut saling mempengaruhi keadaan kuantum satu sama lain walaupun terpisah secara spasial (misalkan milyaran kilometer) dan tidak ada interaksi fisis apapun yang terjadi antar partikel. Interpretasi dari keterikatan kuantum seringkali
disalah artikan sebagai pengiriman informasi antar partikel secara instan (melebihi kecepatan cahaya). Keterikatan kuantum bergantung pada dua sifat dasar yang dimiliki materi yaitu "nonlocality" (tak terlokalisasi) dan "nonseparability ("tak terpisah). Sifat tak terlokalisasi merupakan sifat gelombang yang dimiliki oleh suatu partikel. Dalam bahasan klasik, partikel merupakan entitas yang
terlokalisasi yaitu memiliki kepastian posisi tiap satuan waktu, namun pengamatan pada partikel elementer seperti elektron mengindikasikan bahwa partikel pada dasarnya tidak terlokalisasi; elektron dapat berada dimanapun dalam suatu wilayah tiap satuan waktu dan posisinya tidak dapat dihitung secara pasti, melainkan dalam bentuk probabilitas yang didefinisikan dalam suatu fungsi gelombang.
Sementara itu sifat "non-separability", menyatakan fungsi gelombang dari sistem yang terdiri dari dua partikel tidak dapat dipisahkan. Artinya kedua partikel walaupun telah dikatakan "terpisah" sebenarnya kedua partikel tersebut tidak pernah betul-betul terpisah dan tetap saling mempengaruhi hingga dilakukannya pengukuran untuk mengukur posisi tiap partikel. Sifat keterikatan partikel memunculkan pertanyaan metafisika tentang hubungan antara materi di seluruh alam semesta.
Dalam mekanika kuantum dikenal prinsip ketidakpastian. Prinsip ini menyatakan jika makin teliti suatu posisi suatu benda dapat diketahui atau diukur, maka momentumnya akan semakin tidak pasti, begitu pula sebaliknya. Fenomena ini sering disalah artikan dengan keterbatasan instrumen pengukur yang mempengaruhi hasil pengukuran, alih-alih ketidakpastian dalam mekanika kuantum merupakan
aspek intrinsik partikel yang selama ini dalam pandangan klasik dapat ditentukan posisi dan kecepatannya dengan pasti. Ketidakpastian dalam mekanika kuantum seringkali dipertentangkan dengan konsep determinisme dalam filsafat.
Termodinamika adalah cabang dari fisika yang mempelajari energi dan kerja pada (dari) suatu sistem. Sementara mekanika statistika mempelajari "sifat" atau karakteristik rata-rata dari suatu sistem menggunakan teori probabilitas. Termodinamika mempunyai hubungan langsung terhadap mekanika statistika karena mekanika statistika memberikan gambaran akan pergerakan materi atau partikel dalam sistem akibat energi dan kerja yang
diberikan atau diambil. Termodinamika dan mekanika statistika erat kaitannya dengan entropi atau derajat kekacauan dari suatu sistem. Entropi memberikan intrepertasi matematis dari "keteraturan" di alam semesta. Selain itu mekanika statistika memberikan pandangan dalam tidak simetrisnya waktu dari suatu proses fisis (Irreversibilitas).