Pisika

Ang pisika (; mula sa ) ay isang natural na agham na sumasangkot sa pag-aaral ng materyaRichard Feynman begins his Lectures with the atomic hypothesis, as his most compact statement of all scientific knowledge: "If, in some cataclysm, all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generations ..., what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is ... that all things are made up of atoms – little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another. ..."  at mosyon nito sa espasyo-panahon kasama ng mga kaugnay na konseptong gaya ng enerhiya at pwersa. Sa malawak na paglalarawan, ito ang pangkalahatang analisis o pagsisiyasat ng kalikasan na isinasagawa upang maunawaan kung paano umaasal ang sansinukob.

Ang sugnayan ang isa sa mga pinakamatandang disiplinang pantalisikan na marahil ang pinakamatanda sa pamamamagitan nito ng dalubtalaan. Sa paglipas ng mga huling milenya, ang sugnayan ang kabahagi ng natural na pilosopiya kasama ng kemika, ilang mga sangay ng matematika, at biolohiya ngunit noong Himagsikang Siyentipiko noong ika-16 siglo, ang mga natural na agham ay lumitaw bilang walang katulad na mga programang pagsasaliksik sa kanilang sarili. Ang sugnayan ay bumabagtas sa maraming mga interdisiplinaryong mga area ng pagsasaliksik gaya ng biopisika at kemikang kwantum at ang mga hangganan ng sugnayan ay hindi mahigpit na inilalarawan. Ang mga ideya sa sunayan ay kadalasang nagpapaliwanag ng mga pundamental na mekanismo ng ibang mga agham habang nagbubukas ng mga bagong pamamaraan ng pagsasaliksik sa mga sakop gaya ng matematika at pilosopiya.

Ang sugnayan ay gumagawa rin ng malalaking mga ambag sa pamamagitan ng pagsulong ng mga bagong teknolohiya na lumilitaw mula sa mga teoretikal na pagkakatuklas. Halimbawa, ang pagsulong sa pagkakaunawa ng elektromagnetismo o pisikang nukleyar ay direktang tumungo sa pagkakabuo ng mga bagong produkto na kahangang hangang nagbago ng modernong lipunan gaya ng telebisyon, mga kompyuter, mga kasangkapang pangbahay at mga sandatang nukleyar. Ang mga pagsulong sa termodinamika ay tumungo sa pag-unlad ng industriyalisasyon at ang mga pagsulong sa mekanika ay pumukaw sa pagkakabuo ng kalkulo.

 Kasaysayan 
Ang mga paraang ginagamit upang maunawaan ang pag-aasal ng mga natural na phenomena at ang kanilang mga epekto ay nag-ebolb mula sa pilosopiya, at pasulong na pinalitan ng natural pilosopiya at pagkatapos ng natural na agham upang kalaunang makarating sa modernong konsepsiyon ng pisika.

Ang natural na pilosopiya nagmula sa Gresya noong panahong Sinauna(650 BCE – 480 BCE) nang ang mga bago-ang sokratikong mga pilosopo tulad ni Thales ay tumanggi sa mga paliwanag na supernatural, relihoyoso o mga mitolohikal para sa mga natural na phenomena at naghayag na ang bawat pangyayari ay may natural na dahilan. Ang mga ito ay nagmungkahi ng mga ideya na napatunayan ng katwiran at obserbasyon at karamihan sa kanilang mga hipotesis ay napatunayang matagumpay sa mga eksperimento halimbawa ng atomismo.

Ang natural na agham ay binuo sa Tsina, India at mga kalipatang Islamiko sa pagitan ng ika-4 at ika-10 siglo BCE. Ang kwantitatibong mga paglalarawan ay naging sikat sa mga pisiko at astronomo halimbawa ni Archimedes sa mga sakop ng mekanika, statika at hydrostatika. Ang pisikang eksperimental ay nagsimula sa mga eksperimentasyon na nauukol sa statika ng mga medieval na pisikong Muslim tulad nina al-Biruni at Alhazen.

Ang klasikong pisika ay naging hiwalay na agham nang ang mga sinaunang modernong Europeo ay gumamit ng mga eksperimental at mga kwantitatibong mga paraang ito upang tuklasin ang mga itinuturing sa kasalukuyang mga batas ng pisika. Sina Kepler, Galileo at mas spesipikong si Newton ay tumuklas at nagsama ng mga iba't ibang mga batas ng mosyon. Noong himagsikang industriyal, habang ang mga pangangailangan ng enerhiya ay tumaas ay gayundin ang pagsasaliksik na tumungo sa pagkakatuklas ng mga bagong batas ng termodinamika, kemika at elektomagnetika.

Ang modernong pisika ay nagsimula sa mga akda ni Albert Einstein sa parehong relatibidad at mekanikang kwantum.

 Pilosopiya 
Sa maraming mga paraan, ang sugnayan ay sumangay mula sa sinaunang pilosopiyang Griyego. Mula sa unang pagtatangka ni Thales na ilarawan ang materya, hanggang sa deduksiyon ni Democritus na ang materya ay dapat lumiit sa isang hindi nababagong estado, ang astronomiyang Ptolemaiko ng kristalinong papawirin, at aklat Physica ni Aristoteles, ang iba't ibang mga pilosopong Griyego ay nagsulong ng kanilang mga sariling teoriya ng kalikasan. Ang sugnayan ay kilala bilang natural na pilosopiya hanggang ika-18 siglo.

Noong ika-19 na siglo, ang sugnayan ay natantong isang disiplinang iba sa pilosopiya at iba pang mga agham. Ang sugnayan gaya ng ibang mga agham ay umaasa sa pilosopiya ng agham upang magbigay ng sapat na paglalarawan ng pamamaraang siyentipiko(scientific method). Ang pamamaraang siyentipiko ay naglalapat ng pangangatwirang a priori gayundin din ng pangangatwirang a posteriori at ng inperensiyang Bayesian upang sukatin ang balidad siyentipiko ng isang ibinigay ng teoriya.

Ang pagkakabuo ng sugnayan ay sumagot ng maraming mga tanong ng sinaunang mga pilosopo ngunit nagtaas rin ng mga bagong tanong. Ang pag-aaral ng mga pilosopikal na mga isyung pumapaligid sa pisika na pilosopiya ng pisika ay sumasangkot sa mga isyu gaya ng kalikasan ng espasyo at panahon(time), determinismo at mga pananaw metapisikal gaya ng empirisismo, naturalismo at realismo.

Maraming mga pisiko ang sumulat tungkol sa mga pilosopikal na implikasyon ng kanilang mga akda, halimbawa si Laplace na nagtaguyod ng sumasanhing determinismo, at Erwin Schrödinger na sumulat tungkol sa mekanikang kwantum. Ang matemtikal na pisikong si Roger Penrose ay tinawag na Platonista ni Stephen Hawking na isang pananaw na tinalakay ni Penrose sa kanyang aklat na The Road to Reality. Itinuturing ni Hawking ang kanyang sariling "hindi nahihiyang reduksiyonista" at tumututol sa mga pananaw ni Penrose.

 Mga Batayang Teoriya 
Bagaman ay pisika ay umuukol sa malawak na uri ng mga sistema, ang ilang mga teoriya a ginagamit ng lahat ng mga pisiko. Ang bawat mga teoriyang ito ay eksperimental na nasubukan ng maraming mga beses at natagpuan tamang aproksimasyon o pagtatantiya ng kalikasan(na sa loob ng isang sakop ng balidad). Halimbawa, ang klasikong mekanika ay tiyak na naglalarawan ng mga mosyon ng bagay sa kondisyong ang mga ito ay mas malaki sa mga atomo at gumagalaw ng hindi mas mabilis sa bilis ng liwanag. Ang mga teoriyang ito ay patuloy na mga area ng aktibong pagsasaliksik at ang kahanga hangang aspeto ng klasikong mekanika na kilala bilang teoriya ng kaguluhan ay natuklasan noong ika-20 siglo mga tatlong siglo pagkatapos ng orihinal na pormulasyon ng klasikong mekanika ni Isaac Newton(1642–1727).

Ang mga sentral na teoriyang ito ang mahalagang mga kasangkapan ng pagsasaliksik sa mas espesyalisadong mga paksa at sinumang pisiko kahit pa ano ang espesyalisasyon nito ay inaasang may kaalaman ng mga ito. Ang mga ito ay kinabibilangan ng klasikong mekanika, mekanikang kwantum, termdinamika, estradistikal na mekanika, elektromagnetismo, at espesyal na relatibidad.
 Pundamental na pisika 
Bagaman ang pisika ay naglalayong tumuklas ng pangkalatan o universal na mga batas, ang mga teoriya nito ay nakasalig sa mga hayagang sakop ng paglalapat. Sa hindi mahigpit na paglalarawan, ang mga batas ng klasikong pisika ay tumpak na naglalarawan ng mga sitema na ang mahalagang skala ng haba ay mas malaki sa skalang atomiko at ang mga mosyon nito ay mas mabagal sa bilis ng liwanag. Sa labas ng sakop na ito, ang mga obserbasyon ay hindi tumutugma sa kanilang mga prediksiyon. Si Albert Einstein ay nag-aambag ng balangkas ng espesyal na relatibidad na pumalit sa absolutong panahon at espasyon ng espasyo-panahon at pumayag ng tiyak na paglalarawan ng mga sistemang ang sangkap ay may bilis na lumalapit sa bilis ng liwanag. Sina Max Planck, Erwin Schrödinger at iba pa ay nagpapakilala ng mekanikang kwantum na isang probabilistikong nosyon ng mga partikulo at mga interaksiyon na pumapayag ng tiyak na paglalarawan ng mga atomiko at subatomikong mga skla. Kalaunan, ang teoriyang kwantum field ay nagsama ng mekanikang kwantum at espesyal na relatibidad. Ang pangkalahatang relatibidad ay pumapayag pasa sa isang dinamikal, kurbadang espasyo-panahon kung saan ang mga sobrang laking mga sistema at mga malaking skalang mga istraktura ng sansinukob ay maaaring maiging mailarawan. Ang pangkalahatang relatibidad ay hindi pa napag-iisa sa ibang mga pundamental na deskripsiyon at ang ilang mga kandidatong teoriya ng kwantum na grabidad ay binubuo pa rin.

 Kaugnayan sa ibang mga larangan 
 Mga prerekwisito 
Ang matematika ang wika na ginagamit para sa siksik na paglalarawan ng kaayusan ng kalikasan lalo na ng mga batas ng pisika. Ito ay pinakita at itinaguyod nina Phytagoras, Plato, Galileo at Newton.

Ang mga teoriya ng pisika ay gumagamit ng matematika upang magtamo ng kaayusan at magbigay ng mga tiyak o tinantiyang mga solusyon, mga kwantitatibong mga resulta at mga prediksiyon. Ang mga resulta ng eksperimento sa pisika ay mga pagsukat numerikal. Ang mga teknolohiyang batay sa matematika tulad ng komputasyon ay gumawa sa komputasyonal na pisika na isang aktibong area ng pagsasaliksik.

Ang ontolohiya ay isang prerekwisito sa pisika ngunit hindi para sa matematika. Ito ay nangangahulugan agn pisika ay pinakahuling umuukol sa mga deskripsiyon ng tunay na mundo samantalang ang matematika ay nauukol sa mga abstraktong paterno(patterns) kahit sa labas ng tunay na mundo. Kaya ang mga pangungusap sa pisika ay sintetiko samantalang ang mga pangungusap sa matematika ay analitiko. Ang matematika ay naglalaman ng mga hipotesis samantalang ang pisika ay naglalaman ng mga teoriya. Ang pangungusap sa matematika ay kailangan lamang lohikal na totoo, samantalang ang mga prediksiyon(hula) ng mga pangungusap sa pisika ay dapat tumugma sa mga napagmasdang at mga eksperimental na data.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng matematika at pisika ay maliwanag ngunit hindi palaging halata lalo sa sa matematikal na pisika. Halimbawa, ang matematikal na pisika ang aplikasyon ng matematika sa pisika. Ang mga problema sa larangang ito ay nagsisiuma sa isang modelong matematika ng isang pisikal na sitwasyon at isang deskripsiyon sa matematika ng isang batas pisika. Ang huling solusyong matematikal ay may mas madaling mahanap na kahulugan dahil ito ang hinahanap ng lumulutas nito.

Ang pisika ang sangay ng pundamental na agham, hindi ng praktikal na agham. Ang pisika ay tinatawag ring "ang pundamental na agham" dahil ang paksa ng pag-aaral ng lahat ng mga sangay ng natural na agham tulad ng kemika, astronomiya, heolohiya at biolohiya ay nakatakda sa mga batas ng pisika. Halimbawa, ang kemika ay nag-aaral ng mga katangian, istraktura at mga reaksiyon ng materya. Ang pokus ng kemika sa skalang atomika ang bumubukod dito mula sa pisika. Ang mga istraktura ay nabubuo dahil ang mga partikulo ay naglalapat ng mga elektrikal na pwersa sa bawat isa, ang mga pag-aaring katangian(properties) ay kinabibilangan ng mga pisikal na katangian(characteristics) ng isang ibingay na substansiya at ang mga reaksiyon ay itinakda ng mga batas ng pisika, tulad ng konserbasyon ng enerhiya, masa at karga.

Ang pisika ay nilalapat sa mga industriyang tulad ng inheryerya at medisina.

 Aplikasyon at impluwensiya 
Ang nilalapat na pisika ang pangkalahatang termino para sa pagsasaliksik sa pisika na nilalayon para sa isang partikular na paggamit. Ang isang kurikulum ng nilalapat na pisika ay karaniwang naglalaman ng ilang mga klase sa isang nilalapat na disiplina tulad ng heolohiya at elektrikal na inhenyerya. Ito ay karaniwang iba mula sa inheryerya dahil sa ang mga pisika ay maaaring hindi nagdidisenyo ng isang partikular na bagay, kuundi bagkus ay gumagamit ng pisika o nagsasagawa ng pagsasaliksik sa pisika na ang layunin ay magpaunlad ng mga bagong teknolohiya o lumutas ng problema.

Ang pakikitungo ay katulad ng sa nilalapat na matematika. Ang mga lumalapat ng pisiko ay maaari ring interasado sa paggamit ng pisika sa pagsasaliksik siyentipiko. Halimbawa, ang mga taong nagtatrabaho sa akselador na pisika ay maaaring maghangad na lumikha ng mas mabuting mga detektor ng partikulo para sa pagsasaliksik at teoretikal na pisika.

Ang pisika ay mabigat na ginagamit sa inheryerya. Halimbawa, ang statika na isang pang-ilalim na larangan ng mekanika ay ginagamit sa pagtatayo ng mga tulay at iba pang mga istraktura. Ang pagkaunawa at paggamit ng mga resulta ng acoustika ay para sa mas mabuting bulwagang pangkonsiyerto. Gayundin, ang paggamit ng optika ay lumilikha ng mas mabuting mga kasangkapang optikal. Ang pagkaunawa ng pisika ay lumilikha ng mga simulador ng pagpapalipad, mga larong video at mga pelikula at kalimitan ay mahalaga sa mga forensikong mga imbestigasyon.

Sa pamantayang kasunduan na ang mga batas ng pisika ay di-sansinukbin at hindi nagbabago sa panahon, ang pisika ay maaaring gamitin upang pag-aral ang mga bagay na ordinaryong nakalagak sa kawalang katiyakan. Halimbawa, sa pag-aaral ng pinagmulan ng mundo, maaaring makatwirang imodelo ang masa ng mundo, temperatura at rate ng pag-ikot sa paglipas ng panahon. Ito ay pumapayag rin para sa mga simulasyon sa inheryerya na labis na nagpapabilis ng pagpapaunlad ng bagong teknolohiya. Ngunit marami ring malaking interdisiplinaridad sa mga pamamaraang ng pisika at maraming mga mahahalagang larangan ay naiiumpluwensiyahan ng pisika, e.g. ang mga larangan ng ekonopisika at sociopisika.
 Pananaliksik 
Ang mga pisiko ay gumagamit ng pamamaraang siyentipiko upang subukan ang balidad ng isang pisikal na teoriya gamit ang metodikal na pakikitungo upang ikumpara ang mga implikasyon ng teoriyang tinatalkay sa mga kaugnay na konklusyong nahango mula sa mga eksperimento at obserbasyong isinagawa upang subukin ito. Ang mga eksperimento at obserbasyon ay tinitipon at kinukumpara sa mga prediksiyon at hipotesis na ginawa ng teoriya at kaya ay tumutulong sa pagtukoy ng balidad o inbalidad ng teoriya.

Ang mga teoriya na maiging sinusuportahan ng data at hindi kailanman nabigo sa anumang mahusay na pagsubok empirikal ay kadalasang tinatawag na mga batas pang-agham o natural na batas. Ang lahat ng mga teoriya kabilang ang tinatawag na batas pang-agham o siyentipiko ay maaaring palaging mapalitan ng mas tiyak at mga pangkalahatanng pangungusap kung ang hindi pagkakasunduan sa teoriya sa mga napagmasdang data ay matatagpuan sa hinaharap.
 Teoriya at eksperimento 
Ang mga teorista ay naghahangad na bumuo ng mga matematikal na modelo na parehong umaayon sa mga umiiral na eksperimento at matagumpay na humuhula ng mga panghinaharap na resulta, samantalang ang mga eksperimentalista ay lumilikha at nagsasagawa ng mga eksperimento upang subukan ang mga teoretikal na prediksiyon at galugarin ang mga bagong phenomena. Bagaman ang teoriya at eksperimento ay magkahiwalay na binubuo, ang mga ito ay malakas na nakabatay sa bawat isa. Ang pagsulong sa pisika ay kadalasang nangyayari kapag ang mga eksperimentalista ay nakagagawa ng mga pagkakatuklas na ang mga umiiral na teoriya ay hindi maipaliwanag o kapag ang mga bagong teoriya ay lumilikha ng mga eksperimental na masusubok na mga prediksiyon na nagbibigay inspirasyon sa mga bagong eksperimento.

Ang mga pisikong gumagawa sa ugnayan ng teoriya at eksperimento ay tinatawag na mga phenomenolohista. Ang mga phenomenolohista ay tumitingin sa mga komplikadong phenomena na napagmasdan sa eksperimento at gumagawa na iugnay ang mga ito sa pundamental na teoriya.

Ang teoretikal na pisika ay historikal na kumuha ng inspirasyon mula sa pilosopiya. Ang elektromagnetismo ay napag-isa sa paraang ito. Sa labas ng alam na sansinukon, ang larangan ng teoretikal na pisika ay umuukol rin sa mga isyung hipotetikal gaya ng mga paralelong sansinukon, multiberso at mga mas mataas na dimensiyon. Ang teorista ay sumasamo sa mga ideyang ito sa pag-asang malutas ang mga partikular na problema sa mga umiiral na teoriya. Kanila namang ginagalugad ang mga kalalabasan ng mga ideyang ito at gumagawa tungo sa paggawa ng mga masusubok na prediksiyon.

Ang eksperimental na pisika ay nagbibigay alam at binibigyan alam ng inhinyerya at teknolohiya. Ang mga eksperimental na pisiko na sangkot sa mga basikong pananaliksik ay nagdidisenyo at nagsasagawa ng mga eksperimento gamit ang mga kasangkapang gaya ng akselador ng partikulo at mga laser samantalang ang mga pisikong sangkot sa nilalapat na pagsasaliksik ay kadalasang nagtatrabaho sa industriya nagpapaunlad ng mga teknolohiyang gaya ng magnetikong resonansiyang paglalarawan(magnetic resonance imaging o MRI) at mga transistor. Sinaad ni Richard Feynmann Feynman na ang mga eksperimentalista ay maaaring maghanap ng mga area na hindi maiging nagagalugad ng mga teorista.
 Sakop at mga layunin 
Ang pisika ay sumasakop sa malawak na mga saklaw ng phenomena, mula sa mga elementaryong partikulo(gaya ng mga quark, neutrino at mga elektron) hanggang sa pinakamalaking mga sobrang pagkukumpol ng mga galaksiya. Kabilang sa mga phenomenang ito ang mga pinakabasikong mga obhekto na bumubuo ng lahat ng mga bagay. Sa gayon, ang pisika ang minsang tinatawag na pundamental na agham. Ang mga pisiko ay naglalayong ilarawan ang iba`t ibang mga phenomena na nangyayari sa kalikasan sa mga termino ng mas simpleng phenomena. Kaya ang pisika ay naglalayon na parehong i-ugnay ang mga napagmamasdang mga bagay sa mga tao hanggang sa mga ugat na dahil at pagkatapos ay iuugnay ang mga dahilang ito ng sama sama.

Halimbawa, ang mga sinaunang Tsino ay napagmasdang ang ilang mga bato(lodestone) ay naaakit sa ibang mga bato sa pamamagitan ng isang hindi nakikitang pwersa. Ang epektong ito ay kalaunang tinawag na magnetismo at unang mahigpit na pinag-aral noong ika-17 siglo. Ang kaunting mas naunawa sa mga Tsino na mga Griyego ay alam ang ibang mga bagay gaya ng amber na kung ikukuskos sa balahibo ay magsasanhi ng parehong hindi makikitang atraksiyon sa pagitan ng dalawa. ito ay una ring mahigpit na pinag-aralan noong ika-17 siglo at naging kilala bilang elektrisidad. Kaya ang pisika ay naunawa ang dalawang mga obserbasyon ng kalkasan ayon sa isang ugat na dahilan(elektrisidad at magnetismo). Gayunpaman, ang karagdagang mga akda noong ika-19 siglo ay naghayag na ang dalawang pwersang ito ay dalawang magkaibang apseto ng isang pwersa na elektromagnetismo. Ang prosesong ito ng pag-iisa ng mga pwersa ay nagpapatuloy hanggang sa kasalukuyan at ang elektromagnetismo at ang mahinang pwersang nukleyar ay ngayon itinuturing na dalawang aspeto ng interaksiyong electroweak. Ang mga pisiko ay naghahanap ng pinakahuling dahil na teoriya ng lahat para sa kung bakit ang kalikasan ay ganito.
 Mga larangan ng pagsasaliksik 
Ang kontemporaryong pagsasaliksik sa pisika ay maaring malawak na mahati sa kondensadong materyang pisika; atomiko, molekular, at optikal na pisika; partikulong pisika; astropisika; geopisika at biopisika. Ang mga ilang mga kagawaran ng pisika ay sumusuporta rin sa pagsasalik sa edukasyong pisika.

Simula ika-20 siglo, ang mga indibidwal na larangan ng pisika ay naging papalaking espesyalisado at ngayon, ang karamihan sa mga pisiko ay gumagawa sa isang larangan para sa kanilang kabuoang karera. Ang mga unibersalistang gaya nina Albert Einstein (1879–1955) at Lev Landau (1908–1968) na gumawa sa maraming mga larangan ay napaka bihira na sa kasalukuyan.

 Kondensadang materya 
Ang pisikang kondensadang materya ang larangan ng pisika na umuukol sa makroskopikong pisikal na mga katangian ng materya. Sa partikular, ito ay umuukol sa mga yugtong na kondensada na lumilitaw sa tuwing ang bilang ng mga konstituente sa isang sistema ay labis na malaki at ang mga interaksiyon sa pagitan ng mga konstituente ay malakas.

Ang pinakapamilya na mga halimbawa ng mga yugtong kondensada ang mga solido at likido na lumilitaw sa pagbibigkis ng pwersang elektromagnetiko sa pagitan ng mga atomo. Ang mas eksotikong mga yugtong kondensada ay kinabibilangan ng superpluido at kondesadang Bose-Einstein na matatagpuan sa ilang mga sistemang atomiko sa napakababang temperatura, ang superkonduksiyong yugto ay ipinapakita ng mga elektrong konduksiyon sa ilang mga materyal at ang mga yugtong ferromagnetiko at antiferromagnetiko ng mga ikot sa ilang mga atomikong lattice.

Ang pisikang kondesadang materya ay sa kasalukuyan ang pinakamalaking larangan ng kontemporaryong pisika. Sa historikal na paglalarawan, ang pisikang kondesadang materya ay lumago mula sa pisikang estadong-solido na itinuturing na ngayong isa sa mga pangunahing pang-ilalim na larangang nito. Ang terminong pisikang kondensadang materya ay maliwanag na inimbento ni Philip Anderson nang kanyang muling pangalang ang kanyang pangkat pagsasalik - na nakaraang teoriyang estadong-solido noong 1967.

Noong 1978, ang Division of Solid State Physics sa American Physical Society ay muling pinangalanang  Division of Condensed Matter Physics. Ang pisikang kondensadang materya ay may malaking pagsasanib sa kemika, agham ng mga materyal, nanoteknolohiya at inhinyerya. 
 Pisikang atomiko, molekular at optikal 
Ang pisikang atomiko, molekular at optikal(Atomic, molecular, and optical physics o AMO) ang pag-aaral ng materya-materya at liwanag-materyang mga interaksiyon sa skala ng isang mga atomo at molekula. Ang tatlong mga ara ay pinangkat dahil sa kanilang pagkakaugnayan, mga pagkakatulad ng mga paraang ginagamit at komonalidad(karaniwang) sa mga skalang enerhiya na may kaugnayan. Ang tatlong mga area ay parehong klasiko, semi-klasiko at mga pagtratong kwantum. Ang mga ito ay maaring magtrato ng kanilang pinag-aaral mula sa pananaw mikroskopiko na salungat sa pananaw makroskopiko.

Ang pisikang atomika ay nag-aaral ng mga shell ng elektron ng mga atomo. Ang kasalukung pagsasaliksik ay pumopokus sa mga gawain sa kontrol na kwantum, paglalami at pagbibitag ng mga atomo at ion, mababang temperaturang banggang dynamika at mga epekto ng korelasyong elektron sa istraktura at dinamika. Ang pisikang atomia ay naimpluwensiyahan ng nukleyus ngunit ang intra-nukleyar na phenomeno gaya ng fission at fusion ay tinuturing na bahagi ng pisikang mataas na enerhiya.

Ang pisikang molekular ay pumopokus sa multi-atomikong mga istraktura at mga panloob at panlabas na mga interaksiyon nito sa materya at liwanag. Ang pisikang optikal ay iba sa optika dahil ito ay may kagawiang pumokus hindi sa kontrol ng mga klasikong field ng liwanag ng mga bagay makroskopiko kundi sa mga pundamental na katangian ng mga field na optikal at ang mga interaksiyon nito sa materya sa sakop mikroskopiko. 
 Pisikang mataas na enerhiya(partikulong pisika) 
250px|thumb|right|Isang simuladong pangyayari sa detektor na CMS ng Large Hadron Collider na nagpapakita ng isang posibleng hitsura ng Higgs boson.
Ang partikulong pisika ang pag-aaral ng mga elementaryong konstituente ng materya at enerhiya at mga interaksiyon sa pagitan ng mga ito. Ito ay maaari ring tawaging "pisikang mataas na enerhiya" dahil marami sa mga elementaryong partikulo ay hindi umiiral ng natural ngunit nalilikha lamang sa mga mataas na enerhiyang banggan ng ibang mga partikulo gaya ng makikita sa mga akselador ng partikulo.

Sa kasalukuyan, ang mga interaksiyon ng mga elementaryong partikuoo ay inilalarawan ng Pamantayang Modelo. Ang modelong ito ay nagsasaalang ng 12 alam na mga partikulo ng materya (mga quark at lepton) na nakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng malakas, mahina at mga elektromagnetikong pundamental na mga pwersa. Ang dinamika ay inilalarawan sa mga termino ng partikulong materya na nagpapalitan ng mga gauge boson(mga gluon, boson na W at Z at photon). Ang Pamantayang Modelo ay humuhula rin ng isang partikulong tinatawag na Higgs boson na ang pag-iiral ay hindi pa napapatunayan sa kasalukuyan. Ang mga paghahanap nito ay kasalukuyang isinasagawa sa Tevatron, Fermilab at sa Large Hadron Collider sa CERN.

 Astropisika 
Ang astropisika at astronomiya ang aplikasyo ng mga teoriya at pamamaraan ng pisika sa pag-aaral ng istrakturang pang-bituin(stellar), ebolusyong stellar at pinagmula ng Sistemang Solar at mga kaugnay na problema sa kosmolohiya. Dahil ang astropisika ay isang malawak na paksa, ang mga astropisiko ay karaniwang naglalapat ng maraming mga disiplina sa pisika kabilang ang mekanika, elektromagnetismo, mekanikang estadistikal, termodinamika, mekanikang kwantum, relatibidad, nukleyar na pisika, pisikang partikulo at pisikang atomiko at molekular.

Ang pagkakatuklas ni Karl Jansky noong 1931 na ang mga signal na radyo ay inilalabas ng mga katawang pangkalawakan ang nagpasimula ng agham ng astronomiyang radyo. Sa pinakamakailan lamang, ang mga frontier ng astronomiya ay pinalawig ng eksplorasyon ng kalawakan. Ang mga perturbasyon at interperensiya mula sa atmospero ng mundo ay gumagawa sa batay sa kalawakang mga obserbasyon na kailangan para sa infrared, ultraviolet, gamma-ray at X-ray astronomiya.

Ang pisikal na kosmolohiya ang pag-aaral ng pagkakabuo at ebolusyon ng uniberso sa pinakamalaking mga skala. Ang teoriyang relatibidad ni Albert Einstein ay gumagampan ng mahalagang papel sa lahat ng mga teoriyang kosmolohikal. Sa simula nang ika-20 siglo, ang pagkakatuklas ni Edwin Hubble na ang sansinukob ay lumalawak(expanding) gaya ng pinakita ng diagramang Hubble ay pumukaw sa mga katunggaling paliwanag na tinatawag na nakapirmeng estado na sansinukob at Malaking Pagsabog(Big Bang).

Ang Malaking Pagsabog(Big Bang) ay nakompirma ng pagtatagumpay ng Big Bang nucleosynthesis at pagkakatuklas ng Kosmikong mikroweyb na likurang radiasyon noong 1964. Ang Modelong Malaking Pagsabog(Big Bang) ay nakasalig sa dalawang mga haliging teoretikal: Ang pangkahalatang relatibidad ni Einstein at ang prinsipyong kosmolohikal. Kamakailang napatunayan ng mga kosmolohista ang modelong ΛCDM ng ebolusyon ng sansinukob na kinabibilangan ng inplasyong kosmiko, enerhiyang itim(dark energy) at materyang itim(dark matter).

Ang maraming mga posibilidad at pagkakatuklas ang inaasahang lumitaw sa bagong data mula sa Fermi Gamma-ray Space Telescope sa paglipas ng darating na dekada at malawak na magbabago o magkaklaro ng mga umiiral na modelo ng sansinukob. Sa partikular, ang potensiyal para isang labis na pagkakatuklas na pumapaligid sa materyang itim(dark matter) ay posible sa mga susunod na ilang mga taon. Ang Fermilab ay maghahanap ng ebidensiya na ang materyang itim(dark matter) ay binubuo ng mahinang(weakly) na nakikipag-ugnayang mga malalaking partikulo na nagdadagdag sa mga katulad na eksperimenton sa Large Hadron Collider at ibang mga detektor sa ilalim ng lupa.

Ang IBEX nagbubunga na ng mga bagong pagkakatuklas astropisikal: "Walang nakakaalam kung ano ang lumilikha ng ENA (energetic neutral atoms) ribbon" kasama ng sindak terminasyon(termination shock) ng hanging solar(solar wind), ngunit ang lahat ay umaayon na ang paglalarawan ng mga aklat(textbook) ng helosphero - kung saan ang mga kargadang partikulo ng hanging solar ay umaararo sa papasulong na hanging galaktiko ng interstelalr na midyum sa hugis ng isang kometa — ay mali."

Mga larangan

Pisikang teoretikal
Ang pisikang teoretikal () ay isang sangay ng pisika na gumagamit ng mga modelong matematikal at mga abstraksiyon sa pisika upang ipaliwanag at hulaan ang mga natural na penomena. Ang kahalagaan ng matematika sa pisikang teoretikal ay minsan binibigyang diin sa ekspresyong "matematikal na pisika".

Mga sanggunian