Fizika

Fizika — təbiətin ən ümumi qanunlarını, bizi əhatə edən maddi aləmin quruluş və xassələrini öyrənən elm.

Fizika ən fundamental və qədim elmlərdən biridir. Son iki min ilin böyük hissəsində fizika, kimya, biologiya və riyaziyyatın bəzi sahələri təbiət fəlsəfəsinin tərkib hissəsi idi, lakin 17-ci əsrdə baş vermiş elmi inqilab zamanı bu sahələr bir-birindən ayrılaraq müstəqil elmi tədqiqat istiqamətlərinə çevrilmişdir.Кудрявцев П. С. История физики . [2-е изд.]. М., 1956–1971. Т. 1–3 Fizika biofizika və kvant kimyası kimi bir çox fənlərarası tədqiqat sahələri ilə kəsişir və onun sərhədləri sərt şəkildə təyin oluna bilmir. Fizikada meydana çıxan yeni ideyalar bir çox hallarda başqa elmlərin öyrəndiyi fundamental mexanizmləri izah edir və bu sahələrdə, eləcə də riyaziyyat və fəlsəfə kimi digər akademik fənlərdə yeni tədqiqat istiqamətləri irəli sürür.
Fizikadakı irəliləyişlər çox vaxt yeni texnologiyaların yaradılmasına imkan verir. Məsələn, elektromaqnetizm, bərk cisimlər fizikası və nüvə fizikası sahələrində əldə olunan nailiyyətlər birbaşa olaraq müasir cəmiyyəti dəyişdirən texnologiyaların — telefon, televizor, kompüter kimi cihazların, nüvə silahının yaranmasına səbəb olmuş; termodinamika sahəsindəki irəliləyişlər sənayeləşmənin inkişafına təkan vermiş, mexanika sahəsindəki nailiyyətlər isə diferensial və inteqral hesabının formalaşması üçün ilham qaynağı olmuşdur. "Fizika ən fundamental elm sahələrindən biridir. Əksər alimlər, o cümlədən molekulların quruluşunu öyrənən kimyaçılar, dinozavrların necə yeridiyini yenidən qurmağa çalışan paleontoloqlar və insan fəaliyyətinin atmosferə və okeanlara necə təsir etdiyini öyrənən klimatoloqlar fizikanın ideyalarından istifadə edirlər. Fizika olmasa heç bir halda televiziya mühəndisliyinin və düz ekran texnologiyasının əsası qoyula bilməz. Fizikanın əsas qanunlarını anlamadan planetlərarası kosmik gəmi və ya yaxşı bir siçan tələsi düzəltmək mümkün deyil (…) Siz fizikanı dünyamızı və özümüzü anlama arayışında insan intellektinin möhtəşəm nailiyyəti kimi görəcəksiniz."

 Tarix 
 Etimologiya 
Fizika sözü latın dilindəki physica ("təbiətin öyrənilməsi") sözündən gəlir, bu da öz növbəsində qədim yunan dilindəki φυσική (phusikḗ, "təbiət elmi") sözündən alınmadır. Bu termin isə φύσις (phúsis, "təbiət, mahiyyət, xassə") sözündən törəmişdir., , 

 Qədim astronomiya 
Astronomiya ən qədim təbiət elmlərindən biridir. E.ə. 3000-ci ildən əvvəl mövcud olmuş erkən sivilizasiyalar — o cümlədən, şumerlər, qədim misirlilər və Hind vadisi sivilizasiyası — Günəşin, Ayın və ulduzların hərəkətləri barədə proqnozlaşdırıcı biliklərə və təməl anlayışlara malik idilər. Çox vaxt tanrıları təmsil etdiyinə inanılan ulduz və planetlərə sitayiş edilirdi. Ulduzların müşahidə olunan mövqeləri haqqında təqdim olunan izahlar çox vaxt elmi əsaslardan uzaq və sübuta yetirilməmiş olsa da, aparılan ilkin müşahidələr sonrakı astronomiyanın inkişafı üçün təməl yaratmışdır. Erkən müşahidələrə görə ulduzların göy üzündə böyük çevrələr üzrə hərəkət etdiyi düşünülürdü, lakin bu model planetlərin qeyri-adi və daha mürəkkəb trayektoriyalarını izah etməkdə aciz qalırdı.

Ascer Abonun fikrincə, Qərb astronomiyasının mənşəyi Mesopotamiyaya gedib çıxır və dəqiq elmlər sahəsində Qərbdə atılan bütün addımlar, əslində, son dövr Babil astronomiyasından törəmişdir. Qədim Misir astronomları bürclərin və göy cisimlərinin hərəkətləri barədə biliklərini əks etdirən abidələr və təsvirlər qoymuşlar. Bu müşahidələr onların dini ayinlərində, təqvim sistemlərində və memarlıq layihələrində mühüm rol oynamışdır. Eyni dövrdə qədim yunan şairi Homer İliada və Odisseya əsərlərində müxtəlif səma obyektlərindən bəhs etmiş, bu obyektlərin mədəni və simvolik əhəmiyyətini ön plana çıxarmışdır. Daha sonra isə yunan astronomları Şimal Yarımkürəsində görünən əksər bürclərə hazırkı adları vermişlər.

 Təbiət fəlsəfəsi 
Təbiət fəlsəfəsi öz başlanğıcını arxaik dövrdə (e.ə. 650 – 480) Yunanıstandan götürür; bu dövrdə Fales kimi sokrataqədərki filosoflar təbiət hadisələrinin qeyri-təbii izahatını rədd edərək hər bir hadisənin təbii səbəbi olduğunu irəli sürürlər. Onlar ağıl və müşahidə ilə yoxlana bilən ideyalar irəli sürmüş, bir çox fərziyyələri sonradan təcrübə ilə uğurla təsdiqlənmişdir; məsələn, Levkipp və onun şagirdi Demokrit tərəfindən təxminən 2000 il əvvəl irəli sürülmüş atomizmin düzgün olması sonradan sübut olunmuşdur.

 Aristotel və ellinistik fizika 
Klassik yunan (e.ə. 6–4-cü əsrlər) və ellinizm dövründə naturfəlsəfə müxtəlif istiqamətlər üzrə inkişaf etmişdir. Platonun şagirdi Aristotel (yunanca: Ἀριστοτέλης, Aristotélēs) (e.ə. 384–322) bir çox mövzularda yazılar yazmış və e.ə. 4-cü əsrdə "Fizika" adlı müfəssəl traktatı qələmə almışdır. Aristotel fizikasının təsiri təxminən iki min il davam etmişdir. Onun yanaşması məhdud müşahidə ilə məntiqi deduktiv mülahizələri birləşdirsə də nəticələrin eksperimental yoxlanışına əsaslanmırdı. Aristotelin "Fizika" sahəsindəki əsaslı işi, hər nə qədər qüsurlu olsa da, sonrakı mütəfəkkirlərin bu sahəni inkişaf etdirməsi üçün əsas çərçivə yaratmışdır. Hazırda isə onun yanaşması tamamilə aradan qalxmışdır.Hüseyin Gazi Topdemir. Doğa Felsefesinden Fiziğe: Galileo Aristoteles'e Karşı.  TÜBİTAK, Bilim ve teknik dergisi. Ağustos / 2013.

Kosmologiyada geosentrik modeli ciddi rəhbər tutan Aristotel Kainatın sonsuzluğu haqqında atomist nəzəriyyənin əksinə olaraq dünyanın sonluluğunu və Platonun Timeyinə və İoniya kosmoqoniyalarının əksinə olaraq onun əbədiliyini təsbit edirdi. Aristotelə görə dünya tərkibinə dörd element – od, hava, su və torpaq olan Ayaltı aləmə və tərkibində "beşinci", ilahi element – efir, yaxud kvintessensiya olan göy cisimləri və hərəkətsiz ulduzlar sferasından ibarət Ayüstü aləmə ayrılır. Ayaltı aləmin dörd elementindən hər biri ilkin iki xüsusiyyətin vəhdəti ilə səciyyələnir: od – isti + quru, hava – isti + rütubətli, su – rütubətli + soyuq, torpaq – quru + soyuq. Ənənəvi şərhə görə, ilkin xassələr keyfiyyətsiz "ilkin materiyaya" – substrata immanentdir və bu onların bir-birinə çevrilməsi imkanını izah edir: məsələn, istilik xassəsini itirən və soyuqluq keyfiyyətini əxz edən od hava olur və s. İki yüngül elementə (od və havaya) yuxarıya doğru "təbii" hərəkət, iki ağır elementə (su və torpağa) aşağıya doğru "təbii" hərəkət xasdır. Efirin dəyişməzliyi və onun daim fırlanması dünyanın əbədiliyini təmin edir. Ayüstü aləmdə yeganə dəyişilmə növü məkanca yerdəyişmədir, Ayaltı aləm isə dəyişilmənin bütün növlərinə məruz qalır. Allahların "uca" dünyası haqqında mifoloji təsəvvürlərdən bəhrələnən bu dualist kosmologiya fiziki qanunların vəhdətini və Kainatın yekcinsliyini təsbit edən İoniya məktəbi və atomistik fizika ilə müqayisədə ciddi tənəzzül idi.Мельников С. А. Введение в философию Аристотеля: 8 лекций для проекта Магистерия. – М.: Rosebud publishing, 2018. – 246 с. – ISBN 978-5-905712-20-3. – 1000 экз.

 Orta əsr Avropası və İslam aləmində 
alt=Ibn Al-Haytham (Alhazen) drawing|right|thumb|291x291px|İbn əl-Heysəm (965-1039), Kitab əl-Mənazir əsərində obskura kamerası ilə apardığı təcrübələri qeyd etmişdir
V əsrdə Qərbi Roma imperatorluğunun işğallar və daxili çaxnaşmalar səbəbi ilə çöküşü Qərbi Avropada intellektual axtarışlarıngeriləməsinə yol açmışdı. Bunun əksinə olaraq, Şərqi Roma İmperiyası (adətən Bizans İmperiyası adlandırılır) işğalçıların hücumlarına müqavimət göstərir və fizika da daxil olmaqla müxtəlif öyrənmə sahələrini inkişaf etdirməyə davam edirdi. VI əsrdə İoann Filopon, tədqiqatlarının böyük hissəsinin xristian teologiyasına yönəlməsinə baxmayaraq, elmə hakim olan Aristotelçi yanaşmaya açıq şəkildə meydan oxuyurdu.
İslam alimləri Aristotel fizikasını yunanlardan miras almış və İslamın Qızıl dövründə, xüsususilə müşahidə və apriori mülahizələrə diqqət yetirərək elmi metodun ilkin formalarını inkişaf etdirmişlər.

İbn Səhl, Əl-Kindi, İbn əl-Heysəm, Əl-Farisi və İbn Sina kimi İslam alimləri optika və görmə sahəsində ən mühüm yeniliklərə imza atmışdır. Belə ki, orta əsrlərdə İbn əl-Heysəm, (latınlaşdırılmış adı Alhazen; 965, Bəsrə–1039, Qahirə) eksperimentə və riyazi izaha söykənən elmi metodun yaradıcısı sayılır. İbn əl-Heysəmin 1011–1021-ci illərdə yazdığı 7-cildlik Optika kitabı (ər. Kitab əl-Mənazir) əsərində irəli sürdüyü görmə nəzəriyyəsini isbat etmək üçün apardığı eksperimentləri təsvir etmiş və göstərmişdir ki, göz yalnız başqa cisimlər tərəfindən şüalandırılan işığı qəbul edir.A. I. Sabra: The Optics of Ibn Al Haytham. Books I–III On Direct Vision. The Warburg Institute, University of London, 1989, S. 3–63. Ona qədər isə gözün özünün işıq şüalandırdığı haqqında Evklid-Ptolemey təlimi

hökm sürürdü. İbn əl-Heysəm yaratdığı obskura kamerası vasitəsilə öz təcrübələrində işığın yayılma qanunlarını tədqiq etmişdir.R. L. Verma: Al-Hazen: father of modern optics. Al-Arabi, 8, 1969, S. 12–13. Sonralar optika üzrə tədqiqatlar İstanbul rəsədxanasının qurucusu Taqi əl-Din (1526, Dəməşq – 1585, İstanbul) tərəfindən daha da inkişaf etdirilmişdir. Ümumiyyətlə 8 – 15-ci əsrlər ərzində Nəsirəddin Tusi, Əl-Kindi (Alkindus), Əl-Fərabi (Alpharabius), İbn-Rüşd (Avverroes), İbn-Sina (Avisenna), Əbu-Reyhan əl-Biruni, Ömər Xəyyam, Əl-Xəzini, İbn-Bəcca (Avempace), Cabir-ibn-Xəyyan və başqa alim – filosoflar optikanın, mexaniki hərəkətin (statika, dinamika, kinematika) qanunauyğunluqlarının, mexanizmlərin, hidrostatikanın və astronomiyanın inkişafına öz töhfələrini vermişlər.

 Elmi inqilab 
Erkən müasir Avropada miqdari və təcrübi üsulların geniş istifadəsi fizikanın ayrıca elm kimi formalaşmasına şərait yaratmışdır.

Bu dövrdəki əsas yeniliklərə Günəş sisteminin geosentrik modelinin heliosentrik Kopernik modeli ilə əvəzlənməsi, Yohan Keplerin planetlərin hərəkət qanunlarını kəşf etməsi (1609–1619), Qalileyin teleskoplar və müşahidə astronomiyası ilə bağlı qabaqcıl tədqiqatları (16–17-ci əsrlər) və İsaak Nyutonun hərəkət qanunlarını və universal qravitasiyanı kəşf etməsi və onları vahidləşdirməsi aiddir. 17-ci əsrin ikinci yarısında Nyuton və Leybnits bir-birindən asılı olmayaraq dəyişən, xüsusilə də kəsilməz dəyişən funksiyaların riyazi tədqiqini — diferensial və inteqral hesabını formalaşdırdılar. Formaca müxtəlif, məzmunca bir-birinə tamamilə ekvivalent olan bu yeniliyi Nyuton flyuksiyalar metodu, Leybnits isə diferensial hesabı adlandırırdı. Lakin, Leybnitsdən fərqli olaraq Nyuton öz nəzəriyyəsini əsasən fiziki məsələlərin həlli yönündə inkişaf etdirmişdi.

 19-cu əsr 
19-cu əsrdə sənaye inqilabına paralel olaraq enerji ehtiyacının artması termodinamika, kimya, elektromaqnetizm sahələrindəki qanunların kəşfinə səbəb oldu. 19-cu əsrin sonlarında termodinamika, mexanika və elektromaqnetizm nəzəriyyələri müxtəlif müşahidələrlə təsdiqləndi. Sonralar bu nəzəriyyələr bir yerə yığılaraq klassik fizikanın əsasını təşkil etdilər.

Bəzi eksperimental nəticələr isə hələ də izah oluna bilmirdi. Klassik elektromaqnetizmdə dalğaların efir adlı mühitdə yayıldığı fərz olunurdu, lakin bu mühit heç cür aşkarlana bilmirdi. Qara cisimlərin buraxdığı istilik şüalanmasının intensivliyi termodinamika və elektromaqnetizmin proqnozları ilə uyğunlaşmırdı. Həmçinin işıqlandırılmış metalların elektron emissiyasının xarakteri təxmin ediləndən fərqli idi. Böyük mənzərədə əhəmiyyətsiz görünən bu uğursuzluqlar 20-ci əsrin ilk iki onilliyində fizika dünyasını alt-üst edəcəkdi.

 20-ci əsr 
20-ci əsrin əvvəlində bəlli oldu ki, elektrodinamikanın izahı üçün Nyutonun klassik mexanikasının əsasında duran fəza və zaman 

haqqında təsəvvürlərin köklü surətdə dəyişdirilməsinə ehtiyac var. 1905-ci ildə A. Eynşteyn fəza və zaman haqqında yeni təlim – xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini yaratdı. Bu nəzəriyyənin yaranmasında Lorens və H. Puankarenin əsərlərinin böyük rolu olmuşdur. Qalileyin nisbilik prinsipinə əsasən bütün inersial hesablama sistemlərində mexaniki hadisələr eyni cür baş verir. Hesab edilirdi ki, elektromaqnit hadisələri də bu prinsipə tabe olmalıdır və ona görə də Maksvell tənliklərinin forması bir inersial sistemdən digərinə keçərkən invariant qalmalıdır. Lakin tədqiqatlar göstərdi ki, elektromaqnit hadisələri Qalileyin nisbilik prinsipinə uyğun gəlmir. Maksvell tənliklərinin invariant qalması üçün koordinat və zamana görə çevrilmə düsturları Lorents tərəfindən tapılsa da o, bu çevrilmələrə düzgün interpretasiya verə bilməmişdi. Eynşteyn öz xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin köməyilə bu məsələyə aydınlıq gətirdi.Гинзбург В. Л. Как и кто создал теорию относительности? в Эйнштейновский сборник, 1966. — М.: Наука, 1966.— С. 363. — 375 с. — 16 000 экз. Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin kəşfi dünyanın mexaniki modelinin məhdudluğunu göstərdi və elektromaqnit proseslərini hipotetik mühit olan efirdə baş verən mexaniki proseslərlə izah etmək cəhdlərinin mənasız olduğunu isbat etdi. Beləliklə də elektromaqnit sahəsinin materiyanın xüsusi növü olduğu və mexanika qanunlarına tabe olmadığı elmə bəlli oldu. 1916-cı ildə Eynşteyn fəza, zaman və qravitasiya anlayışlarına vahid bir mövqedən yanaşaraq, onları vəhdət şəklində ehtiva edən fiziki nəzəriyyəni – ümumi nisbilik nəzəriyyəsini yaratdı.

20-ci əsrin astanasında kvant nəzəriyyəsinin yaranması və inkişafı ilə əlaqədar olaraq fizika sahəsində çox böyük dəyişikliyin əsası qoyuldu. Hələ 19-cu əsrin sonlarında məlum oldu ki, enerjinin sərbəstlik dərəcələrinə görə bərabər paylanmasını qəbul edən klassik statistik fizika istilik şüalanmasının spektri ilə bağlı təcrübi faktları izah edə bilmir. Mövcud nəzəriyyəyə görə cisim istənilən temperaturda elektromaqnit dalğaları şüalandırmalı və beləliklə də, mütləq sıfır temperatura qədər soyumalı idi, yəni maddə ilə şüalanma arasında istilik tarazlığı mümkün deyil. Lakin gündəlik təcrübə bunun əksini göstərirdi. Çıxış yolunu 1900-cü ildə M. Plank tapdı. O göstərdi ki, atomların buraxdığı elektromaqnit enerjisinin (klassik elektrodinamikaya uyğun olaraq) kəsilməz yox, ayrı-ayrı porsiyalar – kvantlar şəklində şüalandırıldığını qəbul etməklə təcrübi faktları izah etmək olar. Bu, fotoelektrik effekti və elektron orbitalların diskret enerji səviyyələrini proqnozlaşdıran bütöv nəzəriyyə ilə yanaşı, kvant mexanikası nəzəriyyəsinin klassik fizikada çox kiçik miqyaslarda təkmilləşməsinə səbəb oldu.

Kvant mexanikası Verner Heyzenberq, Ervin Şrödinger və Pol Dirak kimi alimlərin öncülüyü ilə daha da inkişaf etdirildi.O'Connor, J. J.; Robertson, E. F. (May 1996). "A History of Quantum Mechanics". MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews. Bu və əlaqədar sahələrdəki tədqiqatlar hissəciklər fizikasındakı standart modelin əldə edilməsinə səbəb oldu. 2012-ci ildə CERN-də aparılan tədqiqatlar standart modeldəki hissəciklərdən biri olan Hiqqs bozonunun kəşfinə səbəb oldu.

Müasir fizika klassik fizikanın çatışmazlıqlarını aradan qaldırmaqla mikro- və makroaləmin dərinliklərini anlamağa yönəlmiş fundamental nəzəriyyələrə əsaslanır. Kvant mexanikası və nisbilik nəzəriyyəsi kimi sahələr bir çox elmi istiqamətə yeni baxışlar gətirmiş, 21-ci əsr fizikasının elmi təməllərini formalaşdırmışdır. Gələcək tədqiqatlar bu nəzəriyyələrin birləşdirilməsi və təbiətin daha dərin qanunlarının üzə çıxarılması yönündə davam etməkdədir.

 Fundamental nəzəriyyələr 
Fizika müxtəlif sistemlərlə məşğul olur, baxmayaraq ki, müəyyən nəzəriyyələr bütün fiziklər tərəfindən istifadə olunur. Bu nəzəriyyələrin hər biri eksperimental olaraq dəfələrlə sınaqdan keçirilmiş və təbiət hadisələrinin adekvat təsviri olduğu müəyyən edilmişdir. Həmin mərkəzi nəzəriyyələr daha çox ixtisaslaşdırılmış mövzuların tədqiqi üçün mühüm alətlərdir və ixtisasından asılı olmayaraq istənilən fizikin bu nəzəriyyələrdə savadlı olması gözlənilir. Bunlara klassik mexanika, kvant mexanikası, termodinamika və statistik mexanika, elektromaqnetizm və xüsusi nisbilik daxildir.

 Klassik və müasir fizikanın fərqi 
20-ci əsrin ilk onilliklərində kvant mexanikası və nisbilik nəzəriyyəsinin kəşfi fizikada inqilaba səbəb oldu. Dəyişikliklər o qədər köklü idi ki, bu yeni anlayışlar "müasir fizikanın" əsasına çevrildi, digər mövzular isə "klassik fizika" adını aldı. Fizikanın tətbiqlərinin əksəriyyəti əsasən klassikdir. Klassik fizikanın qanunları ölçüsü atom miqyasından çox böyük, hərəkət sürəti işıq sürətindən çox kiçik olan sistemləri dəqiq təsvir edir. Bu oblast xaricindəki müşahidələr isə klassik mexanikanın proqnozları ilə uyğun gəlmir.

 Klassik nəzəriyyələr 
Klassik fizikaya 20-ci əsrin əvvəllərindən əvvəl oturuşmuş və yaxşı işlənmiş ənənəvi sahələr və mövzular — klassik mexanika, termodinamika və elektromaqnetizm daxildir. Klassik mexanika qüvvələrin təsiri altındakı cisimlərin hərəkətini öyrənir və statika, kinematika və dinamikaya ayrılır, həmçinin bərk cisim mexanikası və hidroaeromexanika fərqləndirilir; sonununcusuna hidrostatika, hidrodinamika və pnevmatika kimi bölmələr aid edilir. Akustika səsin yaranma mexanizmini, idarə edilməsini, ötürülməsini və qəbulunu öyrənir. Akustikanın mühüm müasir sahələrinə ultrasəs, insanın eşitmə diapazonundan kənardakı yüksəktezlikli səs dalğalarının tədqiqi; bioakustika, heyvan səsləri və eşitmənin fizikası və elektroakustika — elektronikadan istifadə etməklə eşidilən səs dalğalarının idarə edilməsi daxildir.

İşığın tədqiqi ilə məşğul olan optika yalnız görünən işıqla deyil, eyni zamanda infraqırmızı və ultrabənövşəyi şüalanmanı da öyrənir; bu şüalarda da görünən işıqda rast gəlinən eyni hadisələr – məsələn, qayıtma, sınma, interferensiya, difraksiya, dispersiya və polyarizasiya müşahidə olunur. Enerjinin bir növü də istilk enerjisi, yəni maddəni təşkil edən hissəciklərin malik olduğu daxili enerjidir. Termodinamika istilik enerjisi ilə başqa enerji növləri arasındakı əlaqələri öyrənir. Elektrik və maqnetizm 19-cu əsrin əvvəllərində aralarındakı sıx əlaqə aşkar edildikdən sonra fizikanın vahid bölməsi kimi tədqiq edilmişdir; çünki elektrik cərəyanı maqnit sahəsini, dəyişən maqnit sahəsi isə elektrik cərəyanını yaradır. Sükunətdəki elektrik yüklərini elektrostatika, hərəkətdəki yükləri elektrodinamika, sükunətdəki maqnit qütblərini isə maqnitostatika öyrənir.

 Müasir nəzəriyyələr 
20-ci əsrin ilk onilliklərində nisbilik və kvant mexanikasının kəşfi o vaxta qədər inkişaf etdirilən əksər fiziki nəzəriyyələrin praktiki dəyərini azaltmadan fizikanın konseptual əsasını dəyişdirdi. Nəticə etibarilə fizikanın mövzuları "klassik fizika" və "müasir fizika" olmaqla ikiyə ayrıldı; sonuncu kateqoriyaya kvant mexanikası və nisbilik nəzəriyyəsi ilə bağlı təsirlər daxil olundu. Klassik fizika ümumiyyətlə normal müşahidə miqyasındakı maddə və enerji ilə, müasir fizikanın əksər hissəsi isə maddə və enerjinin ekstremal şəraitdə ya çox böyük, ya da çox kiçik miqyasdakı davranışı ilə məşğul olur. Məsələn, atom və nüvə fizikası maddəni kimyəvi elementlərin müəyyən edilə biləcəyi ən kiçik miqyasda öyrənir. Elementar hissəciklər fizikası maddənin ən əsas vahidləri ilə əlaqəli olduğundan daha kiçik miqyaslıdır; fizikanın bu sahəsi həm də yüksək enerji fizikası adlanır, çünki hissəcik sürətləndiriciləri xeyli növ hissəcikləri hasil etmək üçün lazım olan ifrat yüksək enerjilərə malik olur. Bu miqyasda fəza, zaman, maddə və enerji ilə bağlı adi, ümumi mənalı anlayışlar artıq keçərli deyil.

Müasir fizikanın iki əsas nəzəriyyəsinin fəza, zaman və maddə anlayışları ilə bağlı irəli sürdüyü mənzərə klassik fizikadakından fərqlənir. Klassik mexanika təbiətə kəsilməz şəkildə yaxınlaşır, kvant nəzəriyyəsi isə atom və atomaltı səviyyədə bir çox hadisələrin diskret təbiəti və belə hadisələrin təsvirində hissəcik və dalğaların bir-birini tamamlayan aspektləri ilə məşğul olur. Nisbilik nəzəriyyəsi müşahidəçiyə nəzərən hərəkətdə olan hesablama sistemində baş verən hadisələrin təsviri ilə; xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi qravitasiya sahələrinin olmadığı hərəkətlə, ümumi nisbilik nəzəriyyəsi isə hərəkət və onun qravitasiya ilə olan əlaqəsi ilə məşğul olur. Həm kvant nəzəriyyəsi, həm də nisbilik nəzəriyyəsi müasir fizikanın bir çox sahələrində tətbiq tapmağa davam edir.

 Tədqiqat 
 Elmi üsul 
Fiziklər fiziki nəzəriyyənin etibarlılığını yoxlamaq üçün elmi üsuldan istifadə edirlər. Nəzəriyyənin nəticələrini onunla əlaqəli təcrübə və müşahidələrdən əldə edilən nəticələrlə müqayisə etmək üçün metodik yanaşmadan istifadə etməklə fiziklər nəzəriyyənin etibarlılığını məntiqi, qərəzsiz və təkrarlana bilən şəkildə yoxlaya bilirlər. Bu məqsədlə nəzəriyyənin keçərli olub-olmadığını müəyyənləşdirmək üçün təcrübə və müşahidələr aparılır.

 Nəzəriyyə və eksperiment 
Nəzəriyyəçilər həm mövcud təcrübələrlə uyğunlaşan, həm də gələcək eksperimental nəticələri uğurla proqnozlaşdıran riyazi modellər 

hazırlamağa çalışır, eksperimentalistlər isə nəzəri proqnozları yoxlamaq və yeni hadisələri tədqiq etmək üçün təcrübələr hazırlayır və həyata keçirirlər. Nəzəriyyə və təcrübə ayrı-ayrılıqda formalaşdırılsa da onlar sıx bağlıdırlar və bir-birilərinə güclü təsir edirlər. Fizikada irəliləyiş bir çox hallarda eksperimental nəticələr mövcud nəzəriyyələrin izahına zidd olduqda, tətbiq olunan modelləşdirməyə intensiv diqqət yetirdikdə və yeni nəzəriyyələr yeni eksperimentlərin (və çox vaxt əlaqədar avadanlıqların) inkişafına ilham verən eksperimental yoxlanıla bilən proqnozlar yaratdıqda baş verir.

Nəzəriyyə və eksperimentin qarşılıqlı əlaqəsi üzərində işləyən fiziklərə təcrübədə müşahidə edilən mürəkkəb hadisələri tədqiq edən və onları fundamental nəzəriyyə ilə əlaqələndirməyə çalışan fenomenoloqlar deyilir.
Nəzəri fizika tarixən fəlsəfədən ilham almış; elektromaqnetizm bu şəkildə vahidləşdirilmişdir. Məlum kainatdan başqa nəzəri fizika sahəsi paralel kainatlar, çoxlu kainatlar və daha yüksək ölçülər kimi hipotetik məsələlərlə də məşğul olur. Nəzəriyyəçilər bu ideyaları mövcud nəzəriyyələrlə müəyyən problemləri həll etmək ümidi ilə irəli sürür; sonra bu fikirlərin nəticələrini araşdırır və sınanabilən proqnozlar verməyə çalışırlar.

Eksperimental fizika mühəndislik və texnologiya sayəsində genişlənməkdədir. Əsas tədqiqat layihələri ilə məşğul olan təcrübəçi fiziklər hissəcik sürətləndiriciləri və lazer kimi avadanlıqlarla təcrübələr aparır, tətbiqi tədqiqatlarla məşğul olanlar isə çox vaxt sənayedə işləyir, maqnit rezonans tomoqrafiya (MRT) və tranzistor kimi texnologiyaları inkişaf etdirirlər. Feynman qeyd edirdi ki, təcrübəçilər nəzəriyyəçilərin yaxşı tədqiq edə bilmədiyi sahələrlə məşğul ola bilərlər. "In fact experimenters have a certain individual character. They ... very often do their experiments in a region in which people know the theorist has not made any guesses."

 Əhatə dairəsi və məqsədləri 
Fizika elementar hissəciklərdən (kvarklar, neytrinolar və elektronlar kimi) tutmuş, qalaktikaların ən böyük ifrattopalarına qədər geniş spektrli hadisələri əhatə edir. Bu hadisələrə bütün digər şeyləri təşkil edən ən əsas obyektlər daxildir. Fizika təbiətdə baş verən müxtəlif hadisələri daha sadə hadisələrlə təsvir etmək məqsədi daşıyır. Beləliklə, fizika həm insanlar üçün müşahidə olunan şeyləri kök səbəblərlə, bu səbəbləri isə bir-biri ilə əlaqələndirməyi hədəfləyir.The Feynman Lectures on Physics Vol. I Ch. 3: The Relation of Physics to Other Sciences

Məsələn, qədim çinlilər müəyyən qayaların (lodston və maqnetit) görünməz bir qüvvə ilə bir-birini cəzb etdiyini müşahidə etmişdilər. Bu təsir sonradan maqnetizm adlandırıldı və ilk dəfə 17-ci əsrdə ciddi şəkildə öyrənildi. Lakin çinlilər maqnetizmi kəşf etməmişdən əvvəl qədim yunanlar da kəhrəba kimi digər cisimləri kürklə ovuşdurulduqda ikisi arasında oxşar görünməz cazibənin yarandığını bilirdilər. Bu da ilk dəfə 17-ci əsrdə ciddi şəkildə öyrənilmiş və elektrik adlandırılmağa başlamışdır. Beləliklə, fizika təbiətin iki müşahidəsini hansısa kök səbəb (elektrik və maqnetizm) baxımından başa düşmüşdü. Bununla belə, 19-cu əsrdə aparılan sonrakı tədqiqatlar bu iki qüvvənin bir qüvvənin – elektromaqnetizmin yalnız iki fərqli cəhəti olduğunu ortaya qoydu. Bu qüvvələrin "birləşdirilməsi" prosesi bu gün də davam edir və elektromaqnetizm və zəif nüvə qüvvəsi indi elektrozəif qarşılıqlı təsirin iki aspekti hesab olunur. Fizika təbiətin niyə belə olmasının əsas səbəbini (hər şeyin nəzəriyyəsini) tapmağa ümid edir.

 Cari tədqiqatlar 
Fizika sahəsindəki tədqiqatlar çox sayda cəbhədə davamlı olaraq inkişaf edir. 

Kondensə olunmuş maddə fizikasında həll edilməmiş mühüm nəzəri problem yüksək temperaturda ifratkeçiricilik problemidir. Bir çox konensə olunmuş maddə təcrübələri işlək spintronika və kvant kompüterlərinin yaradılması məqsədini daşıyır.

Hissəciklər fizikasında standart modeldən kənar fizika üçün ilk eksperimental sübutlar ortaya çıxmağa başladı. Bunlardan ən başlıcası neytrinoların sıfırdan fərqli kütləyə malik olduğunun göstəriciləridir. Bu eksperimental nəticələr uzun müddətdir davam edən günəş neytrino problemini həll etmiş kimi görünür və kütləvi neytrinoların fizikası aktiv nəzəri və eksperimental tədqiqat sahəsi olaraq qalır. Böyük Adron Kollayderi artıq Hiqqs bozonunu tapıb, lakin gələcək tədqiqatlar hissəciklər fizikasının standart modelini genişləndirən supersimmetriyanı sübut və 

ya təkzib etmək məqsədi daşıyır. Qaranlıq maddənin və qaranlıq enerjinin əsas sirlərinin təbiəti ilə bağlı tədqiqatlar da hazırda davam edir.

Yüksək enerji, kvant və astronomik fizikada xeyli irəliləyiş əldə olunsa da, komplekslik, xaos və ya turbulentliklə əlaqəli bir çox gündəlik hadisələr hələ də zəif başa düşülür. Dinamikanın və mexanikanın ustalıqla tətbiqi ilə həll oluna bilən kimi görünən mürəkkəb problemlər həll edilməmiş qalır; misallara qum yığınlarının əmələ gəlməsi, damcı suda düyünlər, su damcılarının forması, səthi gərilmə fəlakətlərinin mexanizmləri və sarsılmış heterogen yığımlarda öz-özünə çeşidlənmə daxildir.– 

Bu kompleks hadisələr 1970-ci illərdən bir neçə səbəbə görə artan diqqəti cəlb edir, o cümlədən müasir riyazi metodların və kompüterlərin mövcudluğu mürəkkəb sistemləri yeni üsullarla modelləşdirməyə imkan verir. Kompleks fizika getdikcə daha çox fənlərarası tədqiqatın bir hissəsinə çevrilir. Buna misal olaraq aerodinamikada turbulentliyin tədqiqini və bioloji sistemlərdəki naxış formalaşmasının müşahidəsini göstərmək olar. 1932-ci ildə Hidroaeromexanikanın illik icmalında Horays Lemb belə deyir:

 Bölmə və sahələri 
 Bölmələri 
Fizikaya klassik mexanika; termodinamika və statistik mexanika; elektromaqnetizm və fotonika; relyativist mexanika; kvant mexanikası, atom fizikası və molekulyar fizika; optika və akustika; kondensə olunmuş maddələrin fizikası; yüksək enerjili hissəciklər fizikası və nüvə fizikası; xaos nəzəriyyəsi və kosmologiya kimi bölmələr və başqa fənlərarası sahələr daxildir.

 Sahələri 
Fizikanın əsas sahələri, alt sahələri və istifadə etdikləri nəzəriyyə və anlayışlar birlikdə aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir.
+SahəAltsahələrBaşlıca nəzəriyyələrAnlayışlarNüvə və 
hissəciklər 
fizikasıNüvə fizikası, nüvə               
astrofizikası, 
hissəciklər
fizikası, 
astrohissəciklər
fizikası, 
hissəciklər
fizikasının 
fenomenologiyasıStandart model, 
kvant sahə nəzəriyyəsi, 
kvant elektrodinamikası, 
kvant xromodinamikası,
elektrozəif qarşılıqlı təsir 
nəzəriyyəsi,
effektiv sahə nəzəriyyəsi,
qəfəs sahəsi nəzəriyyəsi,
ölçmə nəzəriyyəsi, 
supersimmetriya,
böyük vahid nəzəriyyə,
supersim nəzəriyyəsi,
M-nəzəriyyə, AdS/CFT 
uyğunluğuFundamental 
qarşılıqlı təsir 
(qravitasiya, 
elektromaqnit, 
zəif, güclü), 
elementar hissəcik, 
spin, 
antimaddə, 
spontan 
simmetriyanın 
pozulması, 
neytrino rəqsi, 
Tahterevalli 
mexanizmi, 
brana, sim, 
kvant cazibəsi, 
hər şeyin 
nəzəriyyəsi, 
vakuum enerjisiAtomik, 
molekulyar və 
optik fizikaAtom fizikası, 
molekulyar fizika, 
atomik və molekulyar 
astrofizika, 
kimyəvi fizika, 
optika, 
fotonikakvant optikası, 
kvant kimyası, 
kvant informasiya elmiFoton, 
atom, 
molekul, 
difraksiya, 
elektromaqnit 
şüalanması, 
lazer, 
polyarizasiya, 
spektral xətt, 
Kazimir effektiKondensə 
olunmuş
maddə fizikasıbərk cisim fizikası, 
yüksək təzyiq 
fizikası, 
aşağı temperatur 
fizikası, 
səth fizikası, 
nanoölçülü və 
mezoskopik fizika, 
polimer fizikasıBCS nəzəriyyəsi, 
Blox teoremi, 
sıxlıq funksional nəzəriyyəsi, 
Fermi qazı, 
Fermi maye nəzəriyyəsi, 
çoxlu cisim nəzəriyyəsi, 
statistik mexanikaFazalar (qaz, maye, 
bərk), 
Boze-Eynşteyn 
kondensatı, 
elektrik keçiriciliyi, 
fonon, 
maqnetizm, 
öz-özünə təşkili, 
yarımkeçirici, 
ifratkeçirici, 
ifratmaye, 
spinAstrofizikaastronomiya, 
astrometriya, 
kosmologiya, 
qravitasiya fizikası, 
yüksək enerji 
astrofizikası, 
planet astrofizikası, 
plazma fizikası, 
Günəş fizikası, 
kosmos fizikası, 
ulduz astrofizikasıBöyük partlayış, 
kosmik inflyasiya, 
ümumi nisbilik, 
Nyutonun universal cazibə 
qanunu, 
lambda-CDM modeli, 
maqnitohidrodinamikaQara dəlik, 
Kosmik fon 
radiasiyası, 
Kosmik sim, 
Kosmos, 
Qaranlıq enerji, 
Qaranlıq maddə, 
Qalaktika, 
Cazibə qüvvəsi,
Qravitasiya 
şüalanması, 
Qravitasiya 
sinqulyarlığı, 
Planet,
Günəş sistemi, 
Ulduz, 
Supernova, 
KainatTətbiqi fizikaSürətləndiricilər fizikası, akustika, aqrofizika, atmosfer fizikası, biofizika, kimyəvi fizika, rabitə fizikası, ekonofizika, mühəndis fizikası, maye dinamikası, geofizika, lazer fizikası, materiallar fizikası, tibbi fizika, nanotexnologiya, optika, optoelektronika, fotonika, fotovoltaika, fiziki kimya, fiziki okeanoqrafiya, hesablama fizikası, plazma fizikası, bərk cisim cihazları, kvant kimyası, kvant elektronikası, kvant informasiya elmi, avtomobil dinamikası
20-ci əsrdən etibarən, fizikanın ayrı-ayrı sahələri getdikcə daha çox ixtisaslaşmışdır və bu gün əksər fiziklər bütün karyeraları üçün bir sahədə çalışırlar. Fizikanın müxtəlif sahələrində çalışmış Eynşteyn (1879–1955) və Lev Landau (1908–1968) kimi "universalistlər" indi çox nadirdir.

Fizikadakı müasir tədqiqatları ümumiyyətlə nüvə və hissəciklər fizikası; kondensə olunmuş maddə fizikası; atomik, molekulyar və optik fizika; astrofizika və tətbiqi fizikaya bölmək olar. Bəzi fizika şöbələri həm də fizikanın tədrisi ilə bağlı tədqiqatları və fizikanın təbliğini dəstəkləyir.

 Nüvə və hissəciklər fizikası 
Hissəciklər fizikası maddə və enerjinin elementar tərkib hissələrini və onların qarşılıqlı təsirini öyrənir. Bundan əlavə, hissəcik 

fizikləri bu tədqiqat üçün lazım olan yüksək enerjili sürətləndiriciləri, detektorları və kompüter proqramlarını layihələndirir və yaradırlar. Sahəyə "yüksək enerji fizikası" da deyilir, çünki bir çox elementar hissəciklər təbii olaraq yox, yalnız başqa hissəciklərin yüksək enerjili toqquşması zamanı yaranır.

Hal-hazırda elementar hissəcik və sahələrin qarşılıqlı təsirləri standart modellə təsvir olunur. Model güclü, zəif və elektromaqnit əsas qüvvələr vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olan 12 məlum maddə hissəciyini (kvarklar və leptonlar) əhatə edir. Dinamika ölçü bozonlarını (müvafiq olaraq qlüonlar, W və Z bozonları və fotonlar) mübadiləsi edən maddə hissəcikləri baxımından təsvir edilmişdir. Standart model Hiqqs bozonu kimi tanınan hissəciyi də proqnozlaşdırır. 2012-ci ilin iyulunda Avropa hissəciklər fizikası laboratoriyası CERN Hiqqs mexanizminin ayrılmaz hissəsi olan Hiqqs bozonuna uyğun hissəciyin aşkarlandığını elan etmişdir.

Nüvə fizikası atom nüvələrinin tərkib hissələrini və qarşılıqlı təsirlərini öyrənən fizika sahəsidir. Nüvə fizikasının ən məşhur tətbiqləri nüvə enerjisi istehsalı və nüvə silahı texnologiyasıdır, lakin tədqiqat nüvə tibbi və maqnit rezonans tomoqrafiya, material mühəndisliyində ion implantasiyası və geologiya və arxeologiyada radiokarbon tarixləndirmə daxil olmaqla bir çox sahədə tətbiqi təmin etmişdir.

 Atomik, molekulyar və optik fizika 
Atomik, molekulyar və optik fizika (AMO) tək atomlar və molekullar miqyasında maddə — maddə və işıq — maddə qarşılıqlı təsirini öyrənir. Üç sahə aralarındakı əlaqəyə, istifadə olunan metodların oxşarlığına və müvafiq enerji miqyasının ümumiliyinə görə qruplaşdırılıb. Hər üç sahəyə həm klassik, həm yarıklassik, həm də kvant davranışları daxildir; onlar öz subyektlərinə mikroskopik nöqteyi-nəzərdən baxırlar.

Atom fizikası atomların elektron qabıqlarını öyrənir. Cari tədqiqatlar kvant kontrolu, atomların və ionların soyudulması və tutulması, aşağı temperaturda toqquşma dinamikası və elektron korrelyasiyasının struktur və dinamikaya təsirləri üzrə fəaliyyətlərə diqqət yetirir. Atom fizikası nüvədən təsirlənir, lakin parçalanma və birləşmə kimi nüvədaxili hadisələr nüvə fizikasının bir hissəsi hesab olunur.

Molekulyar fizika çoxatomlu strukturlara və onların maddə və işıqla daxili və xarici qarşılıqlı təsirinə diqqət yetirir. Optik fizika optikadan fərqlənir, o, klassik işıq sahələrinin makroskopik obyektlər tərəfindən idarə olunmasına deyil, optik sahələrin fundamental xassələrinə və onların mikroskopik aləmdəki maddə ilə qarşılıqlı təsirinə diqqət yetirir.

 Kondensə olunmuş maddə fizikası 
Kondensə olunmuş maddə fizikası maddənin makroskopik fiziki xassələri ilə məşğul olan fizikanın sahəsidir. Xüsusilə, bir 

sistemdəki hissəciklərin sayı həddindən artıq çox olduqda və onlar arasında qarşılıqlı təsir güclü olduqda meydana çıxan "kondensə edilmiş" fazalarla əlaqədardır.

Kondensə olunmuş fazaların ən tanış nümunələri atomlar arasında elektromaqnit qüvvəsi vasitəsilə bağlanma nəticəsində yaranan bərk və mayelərdir. Daha ekzotik kondensə olunmuş fazalara çox aşağı temperaturda müəyyən atom sistemlərində tapılan ifratmaye və Boze-Eynşteyn kondensatı, müəyyən materiallarda keçirici elektronlar tərəfindən nümayiş etdirilən ifratkeçirici faza və spinlatetik atomların ferromaqnit və antiferromaqnit fazaları daxildir.

Kondensə olunmuş maddə fizikası müasir fizikanın ən böyük sahəsidir. Tarixən Kondensə olunmuş maddə fizikası indi onun əsas alt sahələrindən biri hesab edilən bərk cisim fizikasından yaranmışdır. Kondensə olunmuş maddə fizikası termini yəqin ki, Filip Anderson tərəfindən 1967-ci ildə tədqiqat qrupunun — əvvəllər bərk cisim nəzəriyyəsi — adını dəyişdikdə istifadə edilmişdir. 1978-ci ildə Amerika Fizika Cəmiyyətinin "Bərk cisim fizikası" bölməsinin adı "Kondensə olunmuş fizika bölməsi" adlandırıldı. Kondensə olunmuş maddə fizikası geniş şəkildə kimya, materialşünaslıq, nanotexnologiya və mühəndisliklə kəsişir.

 Astrofizika 
Astrofizika ulduzların quruluşunu, təkamülünü, Günəş sisteminin mənşəyini və əlaqəli kosmoloji problemləri öyrənərkən fizikanın nəzəriyyə və üsullarını tətbiq edir. Astrofizika geniş bir mövzu olduğundan, astrofiziklər adətən mexanika, elektromaqnetizm, statistik mexanika, termodinamika, kvant mexanikası, relystivist mexanika, nüvə və hissəciklər fizikası, atom və molekul fizikası da daxil olmaqla fizikanın bir çox bölmələrini tətbiq edirlər.

1931-ci ildə Karl Yanskinin radio siqnallarının göy cisimləri tərəfindən yayıldığını kəşf etməsi radioastronomiya elminin başlanğıcını qoydu. Son zamanlar astronomiyanın sərhədləri kosmosun tədqiqi ilə genişlənmişdir. Yer atmosferindən gələn təxribatlar və müdaxilələr infraqırmızı, ultrabənövşəyi, qamma-şüaları və rentgen astronomiyası üçün kosmik əsaslı müşahidələri zəruri edir .

Fiziki kosmologiya kainatın formalaşması və təkamülünü onun ən böyük miqyasında öyrənir. Albert Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi bütün müasir kosmoloji nəzəriyyələrdə mərkəzi rol oynayır. 20-ci əsrin əvvəllərində Habblın kainatın genişləndiyini kəşf etməsi stasionar kainat və Böyük Partlayış kimi tanınan rəqib izahatlara səbəb oldu .

Böyük Partlayış 1964-cü ildə Böyük Partlayış nukleosintezinin müvəffəqiyyəti və kosmik mikrodalğalı fonun kəşfi ilə təsdiqləndi. Böyük partlayış modeli iki nəzəri sütuna əsaslanır: Albert Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi və kosmoloji prinsip. Kosmoloqlar bu yaxınlarda kainatın təkamülünün ΛCDM modelini yaratdılar ki, bu modelə də kosmik inflyasiya, qaranlıq enerji və qaranlıq materiya daxildir.

 Başqa cəhətlər 
 Təhsil 
Fizika təhsili və ya fizika tədrisi hazırda fizikanı öyrətmək üçün istifadə olunan təhsil metodlarına aiddir. Peşə fizika müəllimi və ya fizika müəllimi adlanır. Fizika təhsili tədqiqatı həmin metodları təkmilləşdirməyə çalışan pedaqoji tədqiqat sahəsinə aiddir. Tarixən fizika orta məktəb və kollec səviyyəsində ilk növbədə mühazirə üsulu ilə, mühazirələrdə tədris olunan anlayışların yoxlanılmasına yönəlmiş laboratoriya işləri ilə tədris edilmişdir. Bu anlayışlar mühazirələr nümayiş, praktiki təcrübələr və tələbələrdən eksperimentdə nə baş verəcəyini və nə üçün düşünməyi tələb edən suallarla müşayiət edildikdə daha yaxşı başa düşülür. Məsələn, praktiki təcrübələrlə fəal öyrənmədə iştirak edən tələbələr özlərini kəşf etməklə öyrənirlər. Sınaq və səhv yolu ilə onlar fizikadakı hadisələrlə bağlı ilkin mülahizələrini dəyişdirməyi və əsas anlayışları kəşf etməyi öyrənirlər. Fizika təhsili elm təhsilinin daha geniş sahəsinin bir hissəsidir.

 Karyera 
Fizik, fiziki kainatdakı bütün uzunluq və zaman miqyasında maddə və enerjinin qarşılıqlı təsirlərini əhatə edən fizika sahəsində ixtisaslaşmış bir alimdir. Fiziklər ümumiyyətlə hadisələrin kök və ya son səbəbləri ilə maraqlanır və adətən öz anlayışlarını riyazi terminlərlə qururlar. Onlar bütün uzunluq şkalalarını əhatə edən geniş tədqiqat sahələrində işləyirlər: subatom və hissəciklər fizikasından, bioloji fizikaya qədər, bütövlükdə kainatı əhatə edən kosmoloji ölçü miqyaslarına qədər. Bu sahəyə ümumilikdə iki növ fizik daxildir: təbiət hadisələrinin müşahidəsi və təcrübələrin işlənib hazırlanması və təhlili üzrə ixtisaslaşan eksperimental fiziklər və təbiət hadisələrini rasionallaşdırmaq, izah etmək və proqnozlaşdırmaq üçün fiziki sistemlərin riyazi modelləşdirilməsində ixtisaslaşan nəzəri fiziklər.

Həmçinin fiziklər öz biliklərini praktiki problemlərin həlli və ya yeni texnologiyaların inkişafı üçün də tətbiq edə bilərlər.

 Fəlsəfə 
Fizika, digər elm sahələri kimi, elmin fəlsəfəsinə və onun elmi metoduna əsaslanaraq fiziki aləm haqqında bilikləri inkişaf etdirir. Elmi metod apriori və aposteriori mülahizələrdən, eləcə də müəyyən bir nəzəriyyənin etibarlılığını qiymətləndirmək üçün Bayes yanaşmasından istifadə edir. Fizikanın əhatə etdiyi fəlsəfi məsələlərin öyrənilməsi fəza və zamanın təbiəti, determinizm və empirizm, naturalizm, realizm kimi metafizik baxışlarla əlaqədar məsələləri əhatə edir.

Bir çox fizik öz işlərinin fəlsəfi nəticələri haqqında yazmışdır. Məsələn, Laplas səbəbiyyət determinizmini müdafiə etmiş, Ervin Şrödinger isə kvant mexanikasına dair əsərlər yazmışdır. Stiven Hokinq riyazi fizik Rocer Penrouzun Platonçu olması fikrini irəli sürmüşdür. Penrouz bu baxışı Reallığa aparan yol kitabında müzakirə edir.Roger Penrose, 2004. The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe. London: Jonathan Cape.  (hardcover), 0-09-944068-7 (paperback). Hokinq özünü "çəkinməz reduksionist" adlandırmış və Penrouzun baxışlarına qarşı etiraz etmişdir.
Riyaziyyat təbiətdəki nizamı təsvir etmək üçün istifadə olunan yığcam və dəqiq bir dil təqdim edir. Bunu Pifaqor,

Platon, Qaliley və Nyuton qeyd etmiş və müdafiə etmişlər. Hilari Putnam və Penelope MaddyMelissa Rodd. Maddy's Mathematical Reality  kimi bəzi nəzəriyyəçilər məntiqi həqiqətlərin və buna görə də riyazi mülahizələrin empirik dünyadan asılı olduğunu düşünürlər. Bu, adətən məntiq qanunlarının dünyanın struktur xüsusiyyətlərində tapılan universal qanunauyğunluqları ifadə etməsi iddiası ilə birləşdirilir ki, bu da bu sahələr arasındakı özünəməxsus əlaqəni izah edə bilər. Fizika eksperimental nəticələri təşkil etmək və formalaşdırmaq üçün riyaziyyatdan istifadə edir. Həmin nəticələrdən dəqiq və ya təxmin edilən həllər və ya miqdari nəticələr əldə edilir ki, onlardan yeni proqnozlar verilə və eksperimental olaraq təsdiq və ya inkar edilə bilər. Fizika təcrübələrinin nəticələri ölçü vahidləri və ölçmələrdəki səhvlərin təxminləri ilə ədədi məlumatlardır. Hesablama kimi riyaziyyata əsaslanan texnologiyalar hesablama fizikasını fəal tədqiqat sahəsinə çevirmişdir.
Ontologiya fizika üçün ilkin şərtdir, lakin riyaziyyat üçün bu belə deyil. Bu o deməkdir ki, fizika son nəticədə real dünyanın təsviri ilə, riyaziyyat isə hətta real dünyadan kənarda da abstrakt nümunələrlə məşğul olur. Beləliklə, fizika ifadələri sintetik, riyazi ifadələr isə analitikdir. Riyaziyyat fərziyyələri, fizika isə nəzəriyyələri ehtiva edir. Riyaziyyat müddəaları yalnız məntiqi cəhətdən doğru olmalıdır, fizika müddəalarının proqnozları isə müşahidə və eksperimental məlumatlara uyğun olmalıdır. Fərq aydındır, lakin həmişə yox. Məsələn, riyazi fizika riyaziyyatın fizikada tətbiqidir.Definition from the Journal of Mathematical Physics.  Onun metodları riyazidir, lakin mövzusu fizikidir. Bu sahədəki problemlər " fiziki vəziyyətin riyazi modeli " (sistem) və həmin sistemə tətbiq olunacaq "fiziki qanunun riyazi təsviri" ilə başlayır. Həlli üçün istifadə olunan hər bir riyazi ifadənin çətin tapılan fiziki mənası var. Son riyazi həllin daha asan tapılan mənası var, çünki həlledənin axtardığı budur.

 Fundamental və tətbiqi fizikanın müqayisəsi 
Fizika fundamental elmin (həmçinin əsas elm adlanır) bir sahəsidir. Fizikaya "fundamental elm" də deyilir, çünki kimya, astronomiya, geologiya və biologiya daxil olmaqla təbiət elminin bütün sahələri fizika qanunları ilə hüdudlanır.The Feynman Lectures on Physics Vol. I Ch. 3: The Relation of Physics to Other Sciences Eynilə, kimya fizika elmlərini əlaqələndirmədəki roluna görə çox vaxt mərkəzi elm adlanır. Məsələn, kimya maddənin xassələrini, strukturlarını və reaksiyalarını öyrənir (kimyanın molekul və atom miqyasına diqqət yetirməsi onu fizikadan fərqləndirir). Strukturlar, hissəciklərin bir-birinə elektrik qüvvəsi göstərməsi, xassələrə verilmiş maddələrin fiziki xüsusiyyətlərini ehtiva etməsi və reaksiyalar enerjinin, kütlənin və yükün saxlanması kimi fizika qanunları ilə bağlandığından əmələ gəlir. Fundamental fizika, hadisələrin özlərini daha dərindən dərk etməkdən başqa, məqsəd kimi konkret praktiki tətbiq olmadan, bütün sahələrdə hadisələri daha yaxşı izah etməyə və anlamağa çalışır.
Tətbiqi fizika müəyyən istifadə üçün nəzərdə tutulmuş fizika tədqiqatları və inkişafı üçün ümumi 

termindir. Tətbiqi fizika kurikulumu adətən geologiya və ya elektrik mühəndisliyi kimi tətbiqi fənn üzrə bir neçə dərsdən ibarət olur. O, adətən mühəndislikdən onunla fərqlənir ki, tətbiqi fizik konkret olaraq nəyisə layihələndirə bilməz, əksinə, yeni texnologiyalar yaratmaq və ya problemi həll etmək məqsədilə fizikadan istifadə edir və ya fiziki tədqiqatlar aparır. Bu yanaşma tətbiqi riyaziyyata bənzəyir. Tətbiqi fiziklər elmi tədqiqatlarda fizikadan istifadə edirlər. Məsələn, sürətləndiricilər fizikası üzərində işləyən insanlar nəzəri fizikada tədqiqat üçün daha yaxşı hissəcik detektorları yaratmağa çalışa bilərlər. Mühəndislikdə fizikadan çox istifadə olunur. Məsələn, mexanikanın alt sahəsi olan statika körpülərin və digər statik strukturların tikintisində istifadə olunur. Akustikanın başa düşülməsi və istifadəsi səsə nəzarət və daha yaxşı konsert salonları ilə nəticələnir; eynilə, optikadan istifadə daha yaxşı optik cihazların yaranmasına gətirib çıxarır. Fizika anlayışı daha real uçuş simulyatorları, videooyun və filmlərin yaradılmasına gətirib çıxarır və məhkəmə-tibbi ekspertizada çox vaxt kritik rol oynayır.
Fizika qanunlarının universallığı və zamana görə dəyişməzliyi barədə fikir birliyi var və adətən qeyri-müəyyənliyə malik olan mövzuları öyrənmək üçün fizikadan istifadə edilə bilər. Məsələn, Yerin mənşəyinin tədqiqi zamanı fizik Yerin kütləsini, temperaturunu və fırlanma sürətini zamanın funksiyası kimi əsaslı şəkildə modelləşdirə bilər ki, bu da zamanda irəli və ya geriyə ekstrapolyasiyaya imkan verir və beləliklə, gələcək və ya əvvəlki hadisələri proqnozlaşdırır. O, həmçinin yeni texnologiyanın inkişafını sürətləndirən mühəndislik simulyasiyalarına imkan verir. Fənlərarası əlaqənin əhəmiyyətli xarakterinə görə bir çox mühüm sahələr (məsələn, ekonofizika və sosiofizika) fizikanın təsirinə məruz qalır.

 İstinadlar 

 Əlavə oxu üçün 

 Azərbaycan Milli Ensiklopediyası, IX cild.
 V. İ. Nəsirov. Fizika tarixi (dərs vəsaiti). Bakı-2020
 N. M. Qocayev. Ümumi fizika kursu, IV cild. Optika. Dərslik. Bakı: "Çaşıoğlu", 2009, 624 səh.
 L. D. Landau, E. M. Lifşis. Nəzəri fizika. Mexanika, I cild.
 Məmmədov N. Ə. Radiofizika (dərs vəsaiti). Bakı: "Bakı Universiteti", 2008, 392 səh.
 Ümumi fizika dərsliyi