ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์

[thumb|right|250px|''Table of Mechanicks'', 1728 ''[Cyclopaedia*.]]
*'ประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์** คือ การศึกษาการเติบโตของ[[ฟิสิกส์]]ไม่ได้นำมาเพียงแค่การเปลี่ยนแปลงแนวคิดพื้นฐานเกี่ยวกับ[[ธรรมชาติ|โลกแห่งวัตถุ]] [[คณิตศาสตร์]] และ [[ปรัชญา]] เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับ[[เทคโนโลยี]] และการเปลี่ยนรูปแบบของ[[สังคม]] ฟิสิกส์ถูกพิจารณาในแง่ของทั้งตัวเนื้อความรู้และการปฏิบัติที่สร้างและส่งผ่านความรู้ดังกล่าว [[การปฏิวัติวิทยาศาสตร์]] ซึ่งเริ่มต้นประมาณปี  [[ค.ศ. 1600]] เป็นขอบเขตง่าย ๆ ระหว่างแนวคิดโบราณกับฟิสิกส์คลาสสิก ในปี [[ค.ศ. 1900]] จึงเป็นจุดเริ่มต้นของฟิสิกส์ยุคใหม่ ทุกวันนี้[[วิทยาศาสตร์]]ยังไม่มีอะไรแสดงถึงจุดสมบูรณ์ เพราะการค้นพบที่มากขึ้นนำมาซึ่งคำถามที่เกิดขึ้นจาก[[อายุของเอกภพ]] ไปถึงธรรมชาติของ[[สุญญากาศ]] และธรรมชาติในที่สุดของสมบัติของ[[อนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม]] [[กฎทางฟิสิกส์|ทฤษฎีบางส่วน]]เป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่ฟิสิกส์ได้เสนอในปัจจุบันนี้ อย่างไรก็ตามรายนามของ[[ปัญหาที่ยังแก้ไม่ได้ของฟิสิกส์]] ก็ยังคงมีมากอยู่

== ฟิสิกส์ยุคแรกเริ่ม ==
ตั้งแต่แรก [[ประวัติศาสตร์โบราณ|ช่วงเวลาของประวัติศาสตร์]] ผู้คนพยายามเข้าใจพฤติกรรมของสสาร: ทำไมวัตถุจึงตกลงสู่พื้น ทำไมวัสดุต่างกันจึงมีสมบัติต่างกัน และอื่น ๆ เช่นเดียวกับปริศนาเกี่ยวกับลักษณะของ[[เอกภพ]] เช่น รูปแบบของ[[โลก]] และพฤติกรรมของเทหวัตถุบนท้องฟ้า เช่น [[ดวงอาทิตย์]]และ[[ดวงจันทร์]] พฤติกรรมและธรรมชาติของโลกมักถูกอธิบายเป็นแบบฉบับว่าเกิดจากการก่อกำเนิดการกระทำของ[[พระเป็นเจ้า|พระเจ้า]] ในที่สุดแล้วการอธิบายธรรมชาติในทางทฤษฎีถูกสร้างขึ้นมาจากการพิจารณาคำถาม เกือบทั้งหมดผิด แต่นี่เป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติในความกล้าได้กล้าเสียของการอธิบายอย่างเป็นระบบ และแม้กระทั่งทฤษฎียุคใหม่ เช่น [[กลศาสตร์ควอนตัม]] และ[[ทฤษฎีสัมพัทธภาพ]] ยังถูกพิจารณาเป็นเพียง "ทฤษฎีที่ยังไม่มีใครโค่นล้ม" เท่านั้น ทฤษฎีทางกายภาพในยุคโบราณถูกชี้นำไปในทาง[[ปรัชญา]] และน้อยครั้งที่จะมีการตรวจสอบด้วยการทดสอบทดลองอย่างเป็นระบบ

== ฟิสิกส์ยุคใหม่ ==
[[การปฏิวัติวิทยาศาสตร์]] ซึ่งเริ่มต้นจากปลาย [[คริสต์ศตวรรษที่ 16]] สามารถมองเป็นการแบ่งบานของยุคเรเนสซองซ์ และหนทางสู่อารยธรรมยุคใหม่ ส่วนหนึ่งของความรู้เหล่านี้มาจากการค้นพบใหม่จากองค์ประกอบของวัฒนธรรมกรีก อินเดีย จีนและอิสลามซึ่งรักษาและพัฒนาต่อมาโดยโลกอิสลามจากคริสตรวรรษที่ [[คริสต์ศตวรรษที่ 8|8]] ถึง [[คริสต์ศตวรรษที่ 15|15]] และแปลโดยพระชาวคริสต์เป็นภาษาละติน เช่น ''Almagest''

การพัฒนาเริ่มด้วยนักวิจัยเพียงส่วนน้อย ซึ่งเกี่ยวพันกันความกล้าได้กล้าเสียซึ่งยังต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน เริ่มต้นด้วยดาราศาสตร์ หลักการทางปรัชญาธรรมชาติได้ตกผลึกเป็น [[กฎทางฟิสิกส์]] พื้นฐานซึ่งรวบรวมและพัฒนาในศตวรรษแห่งความสำเร็จ ในคริสต์ศตวรรษที่ 19 วิทยาศาสตร์ได้แบ่งเป็นหลายสาขาโดยนักวิจัยเฉพาะทาง และสาขาทางฟิสิกส์ ถึงแม้ว่าจะดังขึ้นมาก่อนในทางตรรกะ ก็ไม่สามารถอ้างว่าเป็นเจ้าของสาขาทั้งหมดของงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์

=== คริสต์ศตวรรษที่ 16 ===
ใน [[คริสต์ศตวรรษที่ 16]] [[นิโคลัส โคเปอร์นิคัส]] ได้ฟื้นแบบจำลอง[[ระบบสุริยะ]]ที่[[ระบบดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง|ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง]] ของ [[Aristarchus of Samos|Aristarchus]]  ในยุโรปขึ้นมา (ซึ่งอยู่รอดในตอนแรกด้วยการพูดถึงใน ''[[The Sand Reckoner]]'' ของ [[อาร์คีมีดิส]]) เมื่อแบบจำลองนี้ถูกตีพิมพ์ในช่วงท้ายชีวิตของเขา มันมีบทนำโดย [[Andreas Osiander]] ที่ถืออย่างเคร่งครัดว่ามันเป็นเพียงรูปสะดวกทางคณิตศาสตร์ สำหรับคำนวณตำแหน่งของดาวเคราะห์ และไม่ได้เป็นธรรมชาติจริง ๆ ของวงโคจรดาวเคราะห์เหล่านั้น

ในอังกฤษ [[วิลเลียม กิลเบิร์ต]] (ค.ศ. 1544-1603) ได้ศึกษา [[แม่เหล็ก]] และตีพิมพ์งานต้นแบบ ''[[De Magnete]]'' (ค.ศ. 1600) ในนั้นเขาได้แสดงผลการทดลองจำนวนมากอย่างละเอียด

=== คริสต์ศตวรรษที่ 17 ===
ในช่วงต้น [[คริสต์ศตวรรษที่ 17]] [[โจฮันเนส เคปเลอร์]] ได้เขียนสูตรของแบบจำลองระบบสุริยะบนรากฐานของ [[Platonic solid]] ห้าดวงโดยพยายามอธิบายว่าทำไมวงโคจรของดาวเคราะห์จึงมีขนาดสัมพัทธ์กันอย่างที่มันเป็นอยู่ การเข้าหาข้อมูลการสังเกตทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำสูงของ [[ไทโค บราห์]] ทำให้เขาสามารถพิจารณาได้ว่าแบบจำลองของเขาไม่สอดคล้องกับวงโคจรที่สังเกตได้ หลังจากเจ็ดปีแห่งความพยายามอย่างวีรบุรุษในการสร้างแบบจำลองการเคลื่อนที่ที่แม่นยำขึ้นของ [[ดาวอังคาร]] (ระหว่างที่เขาเริ่มค้นพบ [[integral calculus]] ยุคใหม่) เขาสรุปว่าดาวเคราะห์ไม่ได้เคลื่อยที่ตามวงโคจรแบบวงกลม แต่เป็น [[วงรี]] ที่มีดวงอาทิตย์อยู่ตรงโฟกัสของวงรีนั้น การค้นพบนี่เป็นการคว่ำความเชื่อนับพันปีที่ตั้งอยู่บนแนวคิดของ [[ปโตเลมี]] ของวงโคจรวงกลม "สมบูรณ์" สำหรับวัตถุแห่งสรวงสวรรค์ "สมบูรณ์" เคปเลอร์ไปถึงการเขียนสูคร [[กฎของเคปเลอร์|กฎสามข้อของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์]] ของเขา เขายังเสนอแบบจำลองของดาวเคราะห์อันแรกที่มีแรงส่งออกมาจากดวงอาทิตย์ดึงดาวเคราะห์จากการเคลื่อนที่ "ธรรมชาติ" ของพวกมัน ทำให้มันเคลื่อนไปตามวงโคจรโค้ง 

อุปกรณืที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ [[เวอร์เนียร์]] ซึ่งวัดในงานเชิงกลของมุมและระยะทางได้อย่างแม่นยำ ประดิษฐ์โดยชาวฝรั่งเศสนาม [[Pierre Vernier]] ใน [[ค.ศ. 1631]] เวอร์เนียร์ถูกใช้แพร่หลายในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ และร้านเครื่องกลจนกระทั่งทุกวันนี้

[[Otto von Guericke]] ได้สร้างเครื่องสูบลมในปี [[ค.ศ. 1650]] และสาธิตฟิสิกส์ของสุญญากาศและความดันบรรยากาศโดยใช้ [[Magdeburg hemispheres]] ต่อมาเขาหันไปสนใจใน [[ไฟฟ้าสถิต]] และประดิษฐ์อุปกรณ์เชิงกลที่ประกอบด้วยทรงกลมจุซัลเฟอร์ ที่เราสามารถเปิดข้อเหวี่ยงและประจุและลบประจุได้หลายครั้งเพื่อสร้างประกายไฟฟ้า

ในปี [[ค.ศ. 1656]] นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ [[คริสตียาน เฮยเคินส์]] ได้ประดิษฐ [[นาฬิกาเชิงกล]] โดยใช้ [[เพนดูลัม]]  ที่แกว่างผ่านส่วนโค้งรูปวงรี ซึ่งใช้พลังงานจากตุ้มถ่วงที่ตก อันนำไปสู่ยุคการจับเวลาให้แม่นยำ

การหาค่าเชิงปริมาณของ [[อัตราเร็วแสง]] ครั้งแรกเกิดขึ้นในปี [[ค.ศ. 1676]] โดย [[Ole Rømer]] โดยจับเวลาการเคลื่อนที่ของบริวารดาวพฤหัส คือ [[ไอโอ (ดาวบริวาร)|ไอโอ]] ด้วยกล้องโทรทรรศน์

ระหว่างช่วงแรกของ [[คริสต์ศตวรรษที่ 17]] [[กาลิเลโอ กาลิเลอิ]] ได้บุกเบิกการใช้การทดลองเพื่อตรวจสอบทฤษฎีทางฟิสิกส์ ซึ่งเป็นแนวคิดหลักใน [[กระบวนการทางวิทยาศาสตร์]] การใช้การทดลองของกาลิเลโอ และการยืนยันของกาลิเลโอและเคปเลอร์ว่า ผลการสังเกตย่อมมาก่อนผลทางทฤษฎีใด ๆ (in which they followed the precepts of [[Aristotle]] if not his practice) ได้ปัดการยอมรับความเชื่อทางศาสนาออกไป และให้กำเนิดยุคที่แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ถูกเปิดกว้างให้ถกเถียงและทดสอบอย่างแน่ชัด กาลิเลโอเขียนสูตรและทดสอบผลการทดลองได้สำเร็จใน [[พลศาสตร์ (กลศาสตร์)|พลศาสตร์]] รวมทั้งกฎที่ถูกต้องของการเคลื่อนที่ที่มีความเร่ง วิถีการเคลื่อนที่แบบพาราโยลา และสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่แบบไม่มีความเร่ง รวมทั้งกฎของ [[ความเฉื่อย]] ในแบบแรกเริ่ม

ใน [[ค.ศ. 1687]] [[ไอแซก นิวตัน]] ตีพิมพ์ ''[[Philosophiae Naturalis Principia Mathematica|Principia Mathematica]],'' อันมีรายละเอียดของทฤษฎีสองข้อที่ครอบคลุมและประสบความสำเร็จ คือ [[กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน]] จากสิ่งที่ทำให้เกิด [[กลศาสตร์คลาสสิก]] และ [[ความโน้มถ่วง|กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน]] ซึ่งบรรยาย [[แรงพื้นฐาน]] ของ [[ความโน้มถ่วง]] ทั้งสองทฤษฎีเข้ากับผลการทดลองได้ดี กฎความโน้มอ่วงนำไปสู่สาขาวิชา [[astrophysics]] ซึ่งบรรยายปรากฏการณ์ทาง [[ดาราศาสตร์]] โดยใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์

=== คริสต์ศตวรรษที่ 18 ===
จาก [[คริสต์ศตวรรษที่ 18]] เป็นต้นมา แนวคิดทาง [[เทอร์โมไดนามิกส์]] ถูกพัฒนาโดย [[โรเบิร์ต บอยล์]] [[โทมัส ยัง (นักวิทยาศาสตร์)|โทมัส ยัง]] และคนอื่นมากมาย อีกทั้งการพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำสู่ศตวรรษถัดไป ในปี [[ค.ศ. 1733]] [http://en.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli Daniel Bernoulli] ได้ใช้แนวคิดเชิงสถิติกับกลศาสตร์คลาสสิกมาแสดงผลทางเทอร์โมไดนามิกส์ ซึ่งเป็นการเริ่มต้นของสาขา [[กลศาสตร์สถิติ]] [[เบนจามิน ทอมสัน]] ได้แสดงความแปลงงานเชิงกลที่ไม่จำกัดเป็นความร้อน

ในปี [[ค.ศ. 1746]] ก้าวสำคัญในการพัฒนาด้านไฟฟ้าได้เกิดขึ้นเมื่อมีการประดิษฐ [[Leyden jar]] คือตัวเก็บประจุ ที่สามารถเก็บและถ่ายประจุไฟฟ้าออกโดยวิธีที่ควบคุมได้ [[เบนจามิน แฟรงคลิน]] ใช้มันอย่างมีประสิทธิภาพ (ร่วมกับ von Guericke's generator) ในงานวิจัยของเขาเพื่อศึกษาธรรมชาติของ [[ไฟฟ้า]] เมื่อ [[ค.ศ. 1752]]

ราว [[ค.ศ. 1788]] Joseph Louis Lagrange ได้สรรค์สร้างการเขียนสูตรใหม่ทางกลศาสตร์ที่มีความสำคัญซึ่งใช้ [[calculus of variations]] [[principle of least action]] และสมการ [[Euler-Lagrange]]

=== คริสต์ศตวรรษที่ 19 ===
ในจดหมายถึง [[Royal Society]] เมื่อ [[ค.ศ. 1800]] [[อเลสซานโดร โวลตา]] ได้บรรยายงานประดิษฐ์ [[แบตเตอรี่ (ไฟฟ้า)|แบตเตอรี่ไฟฟ้า]] ของเขา นั่นเป็นครั้งแรกที่มีการสร้างกระแสไฟฟ้าคงที่ และเปิดสาขาใหม่ของฟิสิกส์สำหรับการค้นคว้าต่อไป

พฤติกรรมของ [[ไฟฟ้า]] และ [[แม่เหล็ก]] ถูกศึกษาโดย [[ไมเคิล ฟาราเดย์]] [[จอร์จ โอห์ม]] [[ฮานส์ คริสเตียน เออร์สเตด]] และคนอื่น ๆ ฟาราเดย์ผู้เริ่มงานทางด้านเคมีภายใต้อำนาจ [[ฮัมฟรีย์ เดวี]] ณ Royal Institution ได้แสดงว่าปรากฏการณ์ทาง [[ไฟฟ้าสถิต]] กิริยาของกลุ่มไฟฟ้าที่ได้รับการค้นพบใหม่หรือ [[แบตเตอรี่ (ไฟฟ้า)|แบตเตอรี่]] ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าเคมี และ [[ฟ้าแลบ]] เป็นข้อบ่งชี้ในแบบต่าง ๆ กันของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้า ฟาราเดย์ยังค้นพบอีกใน ค.ศ. 1821 ว่าไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงกลแบบหมุน และในปี ค.ศ. 1831 ได้ค้นพบหลักของ [[การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า]] โดยการเคลื่อนที่เชิงกลสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ ดังนั้นฟาราเดย์จึงเป็นผู้ค้นพบทั้ง [[มอเตอร์ไฟฟ้า]] และ [[electric generator]]

ในปี [[ค.ศ. 1855]] [[James Clerk Maxwell]] ได้รวมปรากฏการณ์สองอย่างเป็นทฤษฎีเดียวของ [[แม่เหล็กไฟฟ้า]] ซึ่งบรรยายโดย [[สมการของแมกซ์เวลล์]] ผลการทำนายของทฤษฎีคือว่า [[แสง]] เป็น [[การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า|คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า]] การค้นพบ [[Hall effect]] เมื่อ [[ค.ศ. 1879]] เป็นหลักฐานว่าตัวพากระแสไฟฟ้าเป็นประจุลบ

ในปี [[ค.ศ. 1847]] [[เจมส์ จูล]] ยืนยันกฎการคงตัวของ [[พลังงาน]] ในรูปของความร้อนเช่นเดียวกับพลังงานกล อย่างไรก็ตามหลักอนุรักษ์พลังงานได้ถูกนำเสนอในหลายรูปแบบ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ฝรั่งเศส อังกฤษ และอื่น ๆ บางทีอาจจะเป็นโหลในระหว่างครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 ในเวลาประมาณเดียวกันนั้น [[เอนโทรปี]] และกฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์ถูกอธิบายอย่างชัดเจนในผลงานของ [[รูดอล์ฟ คลาวเซียส]] ใน ค.ศ. 1875 [[ลุดวิก โบลซ์มานน์]] ได้สร้างความเชื่อมโยงระหว่างจำนวนของสถานะที่เป็นไปได้ที่ระบบจะวางตัวได้กับเอนโทรปีของมัน ด้วยการตั้งตั้นในปี [[ค.ศ. 1876]] และ [[ค.ศ. 1878]] [[Willard Gibbs|Josiah Willard Gibbs]] ได้พัฒนาสูตรทางทฤษฎีมากมายสำหรับ [[เทอร์โมไดนามิกส์]] และวางรากฐานในทศวรรษถัดมาอย่างชัดเจนในการค้นพบสำหรับ [[กลศาสตร์สถิติ]] &mdas ส่วนใหญ่เป็นของที่ [[ลุดวิก โบลซ์มานน์]] ได้ค้นพบเองก่อนแล้ว ในปี [[ค.ศ. 1881]] Gibbs ยังมีอิทธิพลในการขับเคลื่อนสัญลักษณ์ทางฟิสิกส์จาก Hamilton's [[quaternions]] ไปเป็น [[เวกเตอร์ (สเปซ)|เวกเตอร์]]

กลศาสตร์คลาสสิกได้ถูกเขียนในรูปใหม่โดย [[วิลเลียม โรวาน แฮมิลตัน]] ในปี [[ค.ศ. 1833]] ซึ่งมีบทนำสู่สิ่งที่เราเรีบกกันทุกวันนี้ว่า Hamiltonian ซึ่งนำไปสู่การเขียนสูตรเชิงกลของกลศาสตร์ควอนตัมในศตวรรษถัดมา

[[การวิเคราะห์ไดเมนชันส์]] ถูกใช้เป็นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1878 โดย [[ลอร์ดเรลีย์]] ผู้พยายามเข้าใจว่าทำไม [[Diffuse sky radiation|ท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า]]

ในปี [[ค.ศ. 1887]] [[การทดลองของไมเคิลสัน-เมอร์เลย์]] เกิดขึ้นและการชี้ให้เห็นการต่อต้านทฤษฎีทั่วไปของโลก ที่ว่า [[โลก]] เคลื่อนที่ผ่าน "[[luminiferous aether]]"  [[Albert Abraham Michelson]] และ [[Edward Morley]] ไม่ได้กล่าวชัดถึงการไม่มีจริงของอีเทอร์ เมอร์เลย์ได้ทำการทดลงเพิ่มเติมร่วมกับฃ [[Dayton Miller]] ด้วย interferometer ปรับปรุงใหม่แต่ยังให้ผลเช่นเดิม

ในปี [[ค.ศ. 1887]] [[นิโคลา เทสลา]] ได้ค้นหาความจริงของ [[รังสีเอกซ์]] ซึ่งใช้อุปกรณ์ของเขาเช่นเดียวกับหลอดรังสีของครูกส์ ในปี [[ค.ศ. 1895]] [[Wilhelm Conrad Röntgen]] ได้สังเกตและวิเคราะห์รังสีเอกซ์ ซึ่งพบว่าเป็น [[การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า]] ความถี่สูง [[กัมมันตภาพรังสี]] ถูกค้นพบเมื่อ [[ค.ศ. 1896]] โดย [[อองรี เบ็กเกอเรล]] และได้รับการศึกษาต่อมาโดย [[ปิแอร์ กูรี|ปิแยร์ กูรี]] กับ [[มารี กูรี]] และคนอื่น ๆ นี่ถือเป็นการเริ่มต้นสาขาของ [[ฟิสิกส์นิวเคลียร์]]

ในปี [[ค.ศ. 1897]] [[โจเซฟ จอห์น ทอมสัน]] และ [[ฟิลิป เลียวนาร์ด]] ได้ศึกษา [[หลอดรังสีแคโทด|รังสีแคโทด]] ทอมสันสรุปว่ามันเป็นอนุภาคประจุลบ ซึ่งเขาเรียกว่า "''corpuscles''" ต่อมาจึงเรียกว่า [[อิเล็กตรอน]] เลียวนาร์ดแสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่หลุดออกมาจาก [[ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก]] เป็นอนุภาคชนิดเดียวกับในหลอดแคโทด และพลังงานของพวกมันไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง แต่จะมีค่ามากขึ้นสำหรับแสงตกกระทบที่มีความยาวคลื่นสั้น ๆ

=== คริสต์ศตวรรษที่ 20 ===
ช่วงเริ่มต้น [[คริสต์ศตวรรษที่ 20]] นำมาซึ่งจุดเริ่มต้นแห่งการปฏิวัติทางฟิสิกส์  

ปี [[ค.ศ. 1904]] ทอมสันได้เสนอแบบจำลองของ [[อะตอม]] แบบแรก รู้จักในนาม [[atom/plum pudding|plum pudding model]] การมีอยู่ของอะตอมซึ่งมีน้ำหนักต่างกันนำเสนอเมื่อ [[ค.ศ. 1808]] โดย [[จอห์น ดอลตัน]] เพื่ออธิบาย [[law of multiple proportions]] การลู่เข้าของค่าชี้วัดของ [[เลขอโวกาโดร]] เป็นหลักฐานแน่นอนสำหรับทฤษฎีอะตอม ในปี [[ค.ศ. 1911]] [[เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด]] สรุปจาก [[Rutherford scattering|การทดลองการกระเจิง]] ถึงการมีตัวตนของ [[นิวเคลียสของอะตอม]] ที่อัดแน่นไปด้วยองค์ประกอบประจุบวกที่เรียกว่า [[โปรตอน]] แบบจำลองเชิงกลศาสตร์ควอนตัมของอะตอม คือ [[แบบจำลองของบอห์ร]] ถูกตีพิมพ์เมื่อ ค.ศ. 1913 โดย [[นีล บอห์ร]] เซอร์ [[W. H. Bragg]] และลูกชายของเขา เซอร์ [[วิลเลียม ลอว์เรนซ์ แบรกก์]] ในปี ค.ศ. 1913 เช่นกัน ได้เริ่มแก้ปัญหาการเรียงตัวของอะตอมใน crystalline matter โดยการใช้ [[x-ray diffraction]] [[นิวตรอน]] องค์ประกอบนิวเคลียสที่เป็นกลาง ถูกค้นพบในป [[ค.ศ. 1932]] โดย [[เจมส์ แชดวิก]]

[[การแปลงแบบลอเรนซ์]] สมการพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1897 และ ค.ศ. 1900 และโดย [[Joseph Larmor]] กับ [[Hendrik Lorentz]] ในปี ค.ศ. 1899 และ ค.ศ. 1904 ทั้งคู่ต่างแสดงว่าสมการของแมกซ์เวลล์นั้นไม่แปรเปลี่ยนภายใต้การแปลงดังกล่าว เมื่อ ค.ศ. [[1905]] ไอน์สไตน์ได้เขียนสูตรของ [[ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ]] และในปี [[ค.ศ. 1915]] ไอน์สไตน์ได้ขยายทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเพื่ออธิบายความโน้มถ่วงโดย [[ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป]] ผลหลักอันหนึ่งจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือ [[gravitational collapse]] ไปเป็น [[หลุมดำ]] ซึ่งถูกทำนายไว้สองศตวรรษก่อนหน้า แต่ถูกขยายความโดย [[โรเบิร์ต ออพเพนไฮเมอร์]] exact solutions ที่สำคัญของ [[สมการสนามของไอน์สไตน์]] ถูกค้นพบโดย [[Karl Schwarzschild]] เมื่อ ค.ศ. 1915 และ [[Roy Kerr]] ในปี ค.ศ. 1963 เท่านั้น

ตาม [[Cornelius Lanczos]] แล้ว กฎทางฟิสิกส์ที่สามารถเขียนตาม [[variational principle]] จะบรรยายพจน์ซึ่งเป็น [[self-adjoint]] หรือ [[Hermitian]] ดังนั้นพจน์ดังกล่าวจึงบรรยาย [[invariant]] ภายใต้การแปลงแบบ Hermitian [[Felix Klein]]'s [[Erlangen program]] พยายามบ่งชี้ invariants ภายใต้กลุ่มของการแปลงดังกล่าว  [[Noether's theorem]] บ่งชี้เงื่อนไขภายใต้สิ่งที่ [[Poincaré group]] ของการแปลง (คือที่เราเรียกกันทุกวันนี้ว่า [[gauge group]]) สำหรับ [[ทฤษฎีสัมพัทธภาพ]] บรรยาย [[กฎการอนุรักษ์]] ความสัมพันธ์ของ invariants เหล่านี้ (สมมาตรภายใต้กลุ่มของการแปลง) และที่เราเรียกกันทุกวันนี้ว่า conserved currents ขึ้นอยู่กับ variational principle หรือ [[Action (physics)|action principle]] งานของ Noether สร้างความต้องการกฎการอนุรักษ์ได้อย่างแม่นยำ Noether's theorem ยังคงถูกต้องอยู่ในการพัฒนาทางฟิสิกส์กระทั่งทุกวันนี้

ในช่วงต้นของ [[ค.ศ. 1900]] [[แมกซ์ พลังค์]] [[อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์]] [[นีลส์ บอห์ร]] และคนอื่น ๆ ได้พัฒนาทฤษฎี [[ควอนตัม]] เพื่ออธิบายผลการทดลองที่ต่างออกไป เช่น [[ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก]] และสเปกตรัมของ [[วัตถุดำ]] โดยการเสนอระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องกันและในปี [[ค.ศ. 1925]] [[วูล์ฟกัง เพาลี]] ได้ตั้ง [[หลักการกีดกันของเพาลี]] และแนะนำการมีอยู่ของ [[สปิน (ฟิสิกส์)|สปิน]] ที่ควอนไทซ์กับ [[เฟอร์มิออน]] ในปีนั้น [[Erwin Schrödinger]] ได้เขียนสูตร [[กลศาสตร์คลื่น]] ซึ่งได้ให้กลักการทางคณิตศาสตร์สำหรับบรรยายสถานการณ์ทางฟิสิกส์จำนวนมากเช่น [[อนุภาคในกล่อง]] และ [[quantum harmonic oscillator]] ซึ่งเขาแก้เป็นครั้งแรก [[เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก]] ได้บรรยายเมื่อ ค.ศ. 1925 ถึงหลักการทางคณิตศาสตร์ที่แหวกแนวเช่นกัน เรียกว่า [[matrix mechanics]] ซึ่งพิสูจน์ว่าเทียบเท่ากับกลศาสตร์คลื่น ในปี [[ค.ศ. 1928]] [[พอล ดิแรก]] ได้สร้างสูตรเชิงสัมพัทธภาพมาจาก matrix mechanics ของไฮเซนเบิร์ก และทำนายการมีอยู่ของ [[โพซิตรอน]] กับค้นพบ [[quantum electrodynamics]]

ในกลศาสตร์ควอนตัม ผลที่ได้จากการวัดทางฟิสิกส์ต้องขึ้นอยู่กับ [[ความน่าจะเป็น]] โดยปกติ  ทฤษฎีได้บรรยายการคำนวณความน่าจะเป็นหล่านี้ มันประสบความสำเร็จในการบรรยายพฤติกรรมของสสารในระดับความยาวเล็ก ๆ 

กลศาสตร์ควอนตัมยังได้ให้เครื่องมือทางทฤษฎีในการทำความเข้าใจ [[condensed matter physics]] ซึ่งศึกษาพฤติกรรมทางกายภาพของของแข็งและของเหลว รวมทั้งปรากฏการณ์เช่น การนำไฟฟ้าในโครงสร้าง [[ผลึก]] มีผู้บุกเบิก condensed matter physics มากมายรวมทั้ง [[Felix Bloch]] ผู้เขียนคำบรรยายเชิงกลศาสตร์ควอนตัมของพฤติกรรมอิเล็กตรอนในโครงสร้างผลึกเมื่อ [[ค.ศ. 1928]] พฤติกรรมของของแข็งจำนวนมากถูกไขปริศนาภายในไม่กี่ปีด้วยการค้นพบ [[Fermi surface]] ซึ่งตั้งอยู่บนแนวคิดของหลักการกีดกันของเพาลีซึ่งประยุกต์มาใช้กับระบบที่มีหลายอิเล็กตรอน ความเข้าใจในเรื่องสมบัติการส่งผ่านใน [[สารกึ่งตัวนำ]] ดังที่บรรยายใน ''Electrons and holes in semiconductors, with applications to transistor electronics'' ของ [[William Shockley]] ทำให้เกิดการปฏิวัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของคริสต์ศตวรรษที่ยี่สิบด้วยการพัฒนา [[ทรานซิสเตอร์]] ซึ่งหาได้ง่ายและราคาถูก

เมื่อ [[ค.ศ. 1929]] [[เอ็ดวิน ฮับเบิล]] ได้ตีพิมพ์การค้นพบของเขาว่า อัตราเร็วที่กาแลกซีถอยห่างจากกันนั้นเพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับระยะห่างของพวกมัน นี่เป็นพื้นฐานในการเข้าใจว่า [[เอกภพ]] กำลังขยายตัว ดังนั้นเอกภพต้องเล็กกว่านี้และร้อนกว่านี้ในอดีต ในปี [[ค.ศ. 1933]] [[Karl Jansky]] ที่ Bell Labs ได้ค้นพบการเปล่งคลื่นวิทยุจาก [[ทางช้างเผือก]] และจึงเริ่มต้นวิทยาศาสตร์ของ [[ดาราศาสตร์วิทยุ]] ในช่วง [[ค.ศ. 1940]] นักวิจัยเช่น [[จอร์จ กามอฟ]] ได้เสนอทฤษฎี ''[[บิงแบง]]'' theory, evidence for which was discovered in [[1964]]; [[เอนริโค เฟอร์มี]] และ [[เฟรด ฮอยล์]] เป็นผู้ต่อต้านในช่วงปี [[ค.ศ. 1940]] และ [[ค.ศ. 1950]] ฮอยล์ได้ขนานนามทฤษฎีของกามอฟ ''บิก แบง'' เพื่อจะลบล้างมัน ทุกวันนี้มันเป็นผลลัพธ์หลักอย่างหนึ่งของ [[physical cosmology|cosmology]]

ใน [[ค.ศ. 1934]] นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี [[เอนริโค เฟอร์มี]] ได้ค้นพบผลประหลาดเมื่อทำการชน [[ยูเรเนียม]] ด้วย [[นิวตรอน]] ซึ่งเขาเชื่อในครั้งแรกว่าได้สร้างธาตุ [[transuranic]] ในปี [[ค.ศง 1939]] นักเคมี [[ออตโต ฮาห์น]] และฟิสิกส์ [[Lise Meitner]] ได้ค้นพบว่าสิ่งที่เกิดขึ้นจริง ๆ นั้นคือกระบวกการของ [[ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน]] เมื่อนิวเคลียสของยูเรเนียมได้แตกตัวเป็นสองซึ่งปลดปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งในกระบวนการนั้น ถึงจุดนี้นี้มันชัดเจนสำหรับนักวิทยาศาสตร์แล้วว่ากระบวนการนี้สามารถควบคุมให้ได้มาซึ่งพลังงานปริมาณมหาศาล อาจจะเป็นแหล่งพลังงานแห่งอายธรรมหรืออาวุธก็ได้ [[Leó Szilárd]] ได้จดสิทธิบัตรของแนวคิด [[ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์]] เมื่อ ค.ศ. 1934 ในอเมริกา คณะโดยเฟอร์มีและ Szilárd ประสบความสำเร็จในการสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์โดยมนุษยชาติเป็นครั้งแรกในปี  [[ค.ศ. 1942]] ใน [[nuclear reactor]] เครื่องแรกของโลก และในปี [[ค.ศ. 1945]] ระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรกของโลกถูกจุดขึ้นที่ [[Trinity test|Trinity Site]] ทางเหนือของ [[Alamogordo, New Mexico]] หลังจากสงคราม รัฐบาลกลางกลายเป็นผู้สนับสนุนหลักของฟิสิกส์ ผู้นำทางวิทยาศาสตร์ของโครงการร่วม นักฟิสิกส์ทฤษฎี [[โรเบิร์ต ออพเพนไฮเมอร์]] ได้บันทึกความเปลี่ยนแปลงของบทบาทในอุดมคติของนักฟิสิกส์ เมื่อเขาได้กล่าวในสุนทรพจน์ว่า

:"''ในบางความรู้สึกแท้ ๆ ซึ่งไม่มีความหยาบคาย ไม่มีอารมณ์ขัน ไม่มีการกล่าวเกินจริงใดสามารถทำลายที่ได้ นักฟิสิกส์ได้รู้จักบาป และนั่นเป็นความจริงที่พวกเขาไม่อาจละทิ้งได้''"

แม้ว่ากระบวนการเกิดขึ้นจากการประดิษฐ์เครื่อง[[ไซโคลตรอน]] โดย[[เออร์เนสต์ ลอว์เรนซ์]] ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 1930 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ในช่วงหลังสงครามเข้าสู่ช่วงของสิ่งที่นักประวัติศาสตร์เรียกว่า "[[Big Science]]" ซึ่งต้องการเครื่องเร่งและเครื่องตรวจจับอนุภาคที่ราคาสูงลิ่ว กับห้องปฏิบัติการร่วมขนาดใหญ่เพื่อทดสอบและเปิดสู่ขอบเขตใหม่ ผู้อุปถัมภ์หลักของฟิสิกส์กลายเป็นรัฐบาลกลางผู้รู้ว่าการสนับสนุนงานวิจัย "พื้นฐาน" บางครั้งก็สามารถนำมาสู่เทคโนโลยีที่มีค่าทางทหารหรืออุตสาหกรรม กระทั่งช่วงท้ายคริสต์ศตวรรษที่ยี่สิบ ด้วยความร่วมมือของชาติยุโรปทั้ง 20 ชาติ [[CERN]] กลายเป็นห้องปฏิบัติการทางฟิสิกส์อนุภาคที่ใหญ่ที่สุดในโลก

"big science" อีกอย่างหนึ่งคือวิทยาศาสตร์ของ ionized gases [[พลาสมา (ฟิสิกส์)|พลาสมา]] ซึ่งเริ่มต้นด้วย Crookes tubes ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ความร่วมมือระหว่างชาติขนาดใหญ่ในช่วงครึ่งหลักคริสต์ศตวรรษที่ยี่สิบได้เริ่มดำเนินความพยายามอันยาวนานเพื่อผลิตไฟฟ้าเพื่อการค้าโดย [[พลังงานฟิวชัน]] ซึ่งยังคงเป็นจุดหมายที่ไกลนัก

ด้วยความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟิสิกส์ของโลหะ สารกึ่งตัวนำและฉนวนได้ทำให้คณะของชายสามคนแห่ง Bell labs, [[William Shockley]] [[Walter Brattain]] และ [[John Bardeen]] เมื่อ [[ค.ศ. 1947]] ได้ค้นพบ [[ทรานซิสเตอร์]] เป็นครั้งแรกและรูปแบบอื่นที่สำคัญมากมาย โดยเฉพาะand then to many important variations, especially the [[bipolar junction transistor]] การพัฒนาเพิ่มเติมของการใช้วัตถุผสมและการย่อขนาดของ [[integrated circuits]] ในหลายปีนั้นทำให้เกิดคอมพิวเตอร์ที่ใช้เนื้อที่น้อยและทำงานรวดเร็ว อันนำมาซึ่งการปฏิวัติวิถีทางของฟิสิกส์—simulations และการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนสามารถเป็นเป็นได้ โดยแม้ในไม่กี่สิบปีหน้าก็ไม่อาจคาดฝัน

การค้นพบ [[nuclear magnetic resonance]] เมื่อ [[ค.ศ. 1946]] นำมาซึ่งวิธีใหม่ ๆ มากมายสำหรับศึกษาโครงสร้างของโมเลกุลและกลายเป็นอุปกรณ์ที่ใช้อย่างแพร่หลายใน analytical chemistry และมันได้กำเนิดเทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์ที่สำคัญ คือ [[magnetic resonance imaging]]

ตั้งแต่ [[ค.ศ. 1960]] การจัดตั้งทางทหารของอเมริกาเริ่มต้น [[นาฬิกาอะตอม]] เพื่อสร้าง [[global positioning system]] ซึ่งใน  [[ค.ศ. 1984]] ได้วางโครงร่างทั้งหมดโดยดาวเทียม 24 ดวงในวงโคจรระดับต่ำรอบโลกเป็นผลสำเร็จ และมันมีความสำคัญต่อคนทั่วไปและงานทางวิทยาศาสตร์เช่นเดียวกัน

[[ตัวนำยิ่งยวด]] ซึ่งค้นพบเมื่อ ค.ศ. 1911 โดย [[Kamerlingh Onnes]] ได้ถูกแสดงเป็นผลทางควอนตัมและถูกอธิบายเป็นที่น่าพอใจเมื่อ ค.ศ. 1957 โดย [[John Bardeen|Bardeen]] [[Leon Neil Cooper|Cooper]] และ [[John Robert Schrieffer|Schrieffer]] กลุ่มของ [[High-temperature superconductivity|high temperature superconductors]] อันมีฐานมาจาก cuprate perovskite ซึ่งถูกค้นพบเมื่อ ค.ศ. 1986 และความเข้าใจเหล่านั้นยังคงเป็นความท้าทายที่โดดเด่นอย่างหนึ่งสำหรับนักทฤษฎี condensed matter 

[[ทฤษฎีสนามควอนตัม]] ถูกสร้างขึ้นในการขยายกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อให้สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ มันอยู่ในรูปใหม่ในที่สุดในช่วงปลาย [[ค.ศ. 1940]] ในผลงานของ [[ริชาร์ด ไฟยน์แมน]] [[Julian Schwinger]], [[Sin-Itiro Tomonaga]] และ [[Freeman Dyson]] นี่กลายเป็นข่ายงานของ [[ฟิสิกส์อนุภาค]] ยุคใหม่ซึ่งศึกษา [[แรงพื้นฐาน]] และ [[elementary particles]] ในปี [[ค.ศ. 1954]] [[Yang Chen Ning]] และ [[Robert Mills (physicist)|Robert Mills]] ได้พัฒนา class ของ [[gauge theory|gauge theories]] ซึ่งนำมาซึ่งขอบข่ายของ [[Standard Model]] ซึ่งสมบูรณ์เป็นส่วนใหญ่ในช่วง [[ค.ศ. 1970]] และประสบความสำเร็จในการอธิบายอนุภาคมูลฐานเกือบทั้งหมดที่ค้นพบในช่วงนั้น

เมื่อ [[ค.ศ. 1974]] [[สตีเฟน ฮอว์คิง]] ค้นพบ [[การแผ่รังสีฮอว์คิง|สเปกตรัมของการแผ่รังสี]] ซึ่งแผ่ออกมาระหว่างการยุบตัวของวัตถุใน [[หลุมดำ]] วัตถุลึกลับเหล่านี้กลายเป็นวัตถุที่เป็นจุดสนใจอย่างยิ่งสำหรับ astrophysicists และแม้กระทั่งสาธารณชนในช่วงหลังของคริสตวรษที่ยี่สิบ

ความพยายามที่จะร่วมกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำให้เกิดความก้าวหน้าที่สำคัญในช่วง ค.ศ. 1990 ช่วงท้ายศตวรรษ [[Theory of everything]] ยังไม่ได้มาอยู่ในมือ แต่ลักษณะบางอย่างเริ่มก่อรูปร่าง [[ทฤษฎีสตริง]] [[loop quantum gravity]] และ [[black hole thermodynamics]] ล้วนทำนาย [[quantized]] [[spacetime]] ใน [[ระดับพลังค์]]

ความพยายามใหม่มากมายในการเข้าใจโลกทางฟิสิกส์เกิดขึ้นในช่วงหลังของคริสต์ศตวรรษที่ยี่สิบซึ่งกำเนิดสิ่งที่น่าสนใจอย่างกว้างขวาง  [[fractals]] และ [[scaling]], [[self-organized criticality]], [[complexity]] และ [[chaos]], [[กฎยกกำลัง]] และ [[noise]], [[networks]], [[non-equilibrium thermodynamics]],  [[Bak-Tang-Wiesenfeld sandpile|กองทราย]], [[นาโนเทคโนโลยี]], [[cellular automata]] และ [[anthropic principle]] เป็นเพียงส่วนน้อยของหัวข้อที่สำคัญเหล่านี้เท่านั้น

=== สิ่งที่ได้มาจากกรีกและเฮลเลน ===
ฟิสิกส์ตะวันตกเริ่มต้นโดยนักปรัชญา [[กรีกโบราณ|ชาวกรีก]] [[ยุคก่อนโซเครติส]] ที่มีชื่อเสียงเช่น [[เธลีส]] [[อานักซีมันเดร์]] และน่าจะเป็น [[พีทากอรัส]], [[เฮราคลิตุส]],[[อานักซากอรัส]], [[เอมเพโดเคลส]] และ [[ฟีโลลาอุส]] หลายคนเกี่ยวข้องกับโรงเรียนต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น อานักซีมันเดรและธาเลสอยู่ที่ [[สำนักเลเซียน]]  

[[เพลโต]]และ[[อริสโตเติล]]ได้สานต่อการศึกษาธรรมชาติจากงานของนักปรัชญาเหล่านั้นซึ่งเป็นบทความสมบูรณ์แรกสุดที่ยังหลงเหลืออยู่ที่กล่าวถึงปรัชญาธรรมชาติ   [[เดโมเครตุส]] บุคคลร่วมสมัยในยุคนั้นก็เป็นแหล่งศึกษาของ [[Atomism|Atomist]] ผู้พยายามอธิบายธรรมชาติของสสาร

เนื่องจากการขาดอุปกรณ์ทดลองชั้นสูง เช่น [[กล้องโทรทรรศน์]]และเครื่องมือจับเวลาที่แม่นยำ การทดสอบสมมุติฐานโดยการทดลองจึงเป็นไปได้ยากหรือไม่เกิดประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อยกเว้นและมี[[การเกิดผิดยุค]] เช่น นักคิดชาวกรีกนาม[[อาร์คีมิดิส]] ได้ให้คำอธิบายทางกลศาสตร์เชิงปริมาณที่ถูกต้องจำนวนมากและในเรื่อง[[อุทกสถิตยศาสตร์]] (hydrostatics) เช่นกัน เมื่อเรื่องราวดำเนินไป เขาสังเกตว่าได้ว่าร่างกายของเขาแทนที่ปริมาตรของน้ำขณะที่เขากำลังแช่ตัวในอ่างอาบน้ำในวันหนึ่ง อีกตัวอย่างที่น่าสนใจคือ งานของ[[เอราทอสเธเนส]] ผู้สรุปว่า [[โลก]]เป็นทรงกลม และคำนวณเส้นรอบวงได้อย่างแม่นยำโดยใช้ยาวของแท่งไม้ที่ปักในแนวดิ่งเพื่อวัดมุมระหว่างจุดสองจุดที่ห่างกันมาก ๆ บนผิวของโลก นักคณิตศาสตร์ชาวกรีกกยังเสนอวิธีหาค่าปริมาตรของวัตถุ เช่น [[ทรงกลม]] และ[[กรวย (เรขาคณิต)|กรวย]] โดยแบ่งมันเป็นจานบาง ๆ และรวมปริมาตรของแต่ละจาน ซึ่งใช้วิธีการเหมือนกับ [[แคลคูลัสเชิงปริพันธ์]]

ความรู้ยุคใหม่ของแนวคิดแรก ๆ เหล่านี้ในฟิสิกส์ และบทขยายไปยังวิธีที่ใช้ทดสอบโดยการทดลองมีเพียงคร่าว ๆ บันทึกโดยตรงเกือบทั้งหมดสูญเสียไปเมื่อ [[หอสมุดแห่งอเล็กซานเดรีย]] ถูกทำลายเมื่อประมาณ [[ค.ศ. 400]] บางทีแนวคิดที่น่าสังเกตที่สุดที่เรารู้จากยุคนี้คือ ข้อสรุปของ [[Aristarchus of Samos]] ว่าโลกเป็นดาวเคราะห์ที่เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์รอบละหนึ่งปี และหมุนรอบตัวเองรอบละหนึ่งวัน (นับจากฤดูกาลและวัฏจักรกลางวันกลางคืน) และดวงดาวอื่น ๆ นั้นก็คือดวงอาทิตย์ที่อยู่ไกลมาก ซึ่งก็มีดาวเคราะห์บริวารของพวกมันเช่นกัน (และเป็นไปได้ว่าจะมีสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์เหล่านั้น)

การค้นพบ [[Antikythera mechanism]] ชี้ให้เห็นความเข้าใจในรายละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเทหวัตถุ เช่นเดียวกันกับการใช้รถไฟระบบ [[เกียร์]] ซึ่งในยุคแรกแหล่งความเจริญทีอื่นก็รู้จักการใช้เกียร์จากที่นี่ ยกเว้นของ [[จีนโบราณ]]

แบบแรกเริ่มของเครื่องยนต์ไอน้ำ [[aeolipile]] ของ [[วีรบุรุษแห่งอเล็กซานเดรีย]] เป็นเพียงข้อสงสัยที่ไม่สามารถแก้ปัญหาของการเปลี่ยนรูปพลังงานการหมุนมาเป็นรูปที่ใช้งานดีกว่านี้ แม้กระทั่งเกียร์ก็ตาม [[สกรูของอาร์คีมีดิส]] ยังใช้กันอยู่ทุกวันนี้สำหรับดึงน้ำจากแม่น้ำมายังพื้นที่นาทดน้ำ เครื่องกลอย่างง่ายไม่ได้รับการสนใจนัก ยกเว้น (อย่างน้อยที่สุด) งานพิสูจน์ของอาร์คีมีดีสอันสวยงามเกี่ยวกับกฎของ[[คาน (โครงสร้าง)|คาน]] ทางลาดถูกนำมาใช้เพื่อสร้างพีระมิดหลายพันปีก่อนอาร์คีมีดิสแล้ว

น่าเสียใจที่ว่า ช่วงยุคของการตั้งคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของโลกนั้นถูกระงับเนื่องจากการยอมรับอย่างเอนเอียงในแนวคิดของนักปรัชญา มากกว่าที่จะสงสัยและทดสอบแนวคิดเหล่านั้น แม้แต่[[ปีทากอรัส]]เองก็เคยถูกกล่าวไว้ว่าพยายามหยุดยั้งความคิดเกี่ยวกับการมีอยู่ของ [[จำนวนอตรรกยะ]] ซึ่งค้นพบโดยนักเรียนของเขาเอง เพราะว่าแนวคิดนั้นไม่เข้ากับความเชื่อในจำนวนของเขา แม้หนึ่งพันปีหลังการทำลาย [[หอสมุดแห่งอเล็กซานเดรีย]] ไปแล้ว แบบจำลองของ [[ปโตเลมี]] (อย่าสับสนกับ [[Egyptian Ptolemies]]) ที่ว่าโลกเป็นศูนย์กลางของเอกภพโดย[[ดาวเคราะห์]]แต่ละดวงเคลื่อนที่ในวงกลมเล็ก ๆ ที่เรียกว่า **epicycle** ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามวงกลมใหญ่ที่เรียกว่า **deferent*' อีกทีนั้น ได้รับการยอมรับว่าเป็นความจริงโดยสัมบูรณ์

=== สิ่งที่ได้มาจากอินเดีย ===
ใน [[Lothal]] ([[ก่อนคริสต์ศตวรรษ 2400 ปี]]) [[เมืองท่า]] โบราณของอารยธรรมฮารัปปัน หรืออารยธรรมลุ่มน้ำสินธุ วัตถุมีเปลือกทั้งหลายนำมาใช้เป็น[[เข็มทิศ]] ในการวัดมุมของการแบ่งแนวเส้นขอบฟ้าเป็น 8-12 ทบส่วนและแบ่งท้องฟ้าเป็นจำนวนเท่าของ 40-360 องศา และใช้บอกตำแหน่งของดวงดาว ใน[[ยุคพระเวท]] ช่วงท้าย (ประมาณ [[ก่อนคริสต์ศตวรรษ 900 ปี]]-[[ก่อนคริสตศตรวรรษ 600 ปี]]) [[นักดาราศาสตร์อินเดีย]] ชื่อ ยัชนวัลกยะ ได้ให้แนวคิดในตำรา[[ศตปาฐ พราหมณะ]] เกี่ยวกับ [[heliocentrism]] ของโลกที่มีสัญฐานกลมและดวงอาทิตย์เป็น "ศูนย์กลางของทรงกลม" เขาได้วัดระยะทางของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ไปยังโลกได้เป็น 108 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางวัตถุแห่งสรวงสวรรค์เหล่านั้น ซึ่งใกล้เคียงกับค่าสมัยใหม่ที่มีค่าเป็น 110.6 สำหรับดวงจันทร์และ 107.6 สำหรับดวงอาทิตย์

ชาวอินเดียในยุคพระเวทนั้น ได้จัดประเภทของสารในโลกออกเป็นห้าธาตุ คือ ดิน ไฟ อากาศ น้ำ และ [[อีเทอร์]]/สเปซ จากก่อนคริสตศตรวรรษ 600 ปีเป็นต้นมา พวกเขาได้เขียนสูตร [[ทฤษฎีอะตอม]] ที่เป็นระบบซึ่งเริ่มต้นโดย ความคิดเรื่องอะตอมของ[[กณาท]] และ[[ปกุธ กัตยายนะ]] ชาวอินเดียชื่อว่าอะตอมมีได้ถึงเก้าธาตุ และแต่ละธาตุมีได้ถึง 24 คุณสมบัติ พวกเขาพัฒนาทฤษฎีที่มีรายละเอียดบรรยายวิธีที่อะตอมรวมตัวกัน ทำปฏิกิริยา สั่น เคลื่อนที่และทำกิริยาอื่น ๆ เช่นดียวกับทฤษฎีอันประณีตที่ว่าถึงวิธีที่อะตอมสร้างแบบของโมเลกุลเชิงคู่ซึ่งรวมตัวกันเป็นโมเลกุลที่โตขึ้น ไปถึงวิธีที่อนุภาคเริ่มต้นรวมกันเป็นคู่ และรวมกลุ่มเป็นสามจากสองซึ่งเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของสสารที่มองเห็นได้ สิ่งเหลานี้คล้ายคลึงกับโครงสร้างของ [[อนุภาคมูลฐาน|ทฤษฎีอะตอมยุคใหม่]] ซึ่งมีควาร์กพื้นฐานอยู่กันเป็นคู่หรือสามตัว รวมตัวกันเพื่อสร้างรูปของสสารอันเป็นแบบอย่าง ทฤษฎีเหล่านั้นยังแนะถึงความเป็นไปได้ที่จะแยกอะตอม ดังที่เรารู้ในทุกวันนี้แล้วว่า เป็นแหล่งกำเนิดของ[[พลังงานเชิงอะตอม]]

[[หลักสัมพัทธภาพ]] (อย่าสับสนกับ [[ทฤษฎีสัมพัทธภาพ]] ของ[[ไอน์สไตน์]]) เกิดขึ้นในรูปที่ยังไม่สมบูรณ์ตั้งแต่ก่อนคริสต์ศตวรรษ 600 ปีในแนวคิดเชิงปรัชญาของอินเดียโบราณของ "สเปกษวาท" นั่นก็คือ "*ทฤษฎีสัมพัทธภาพ*" ตามตัวอักษร ใน[[ภาษาสันสกฤต]] นั่นเอง

สำนัก[[สางขยะ]]และ[[ไวเศษิกะ]]ได้พัฒนาทฤษฎีว่าด้วยแสงตั้งแต่ 500 ปีก่อนคริสตกาล สำนักสางขยะนั้น ถือว่าแสงเป็นหนึ่งในธาตุพื้นฐานทั้งห้า ซึ่งเป็นผลผลิตจากธาตุใหญ่ และถูกทำให้เกิดขึ้นเป็นความต่อเนื่อง ส่วนสำนักไวเศษิกะ นิยามการเคลื่อนที่ ในรูปของ การเคลื่อนไหวแบบไม่ต่อเนื่องของอะตอมทางฟิสิกส์ ลำแสงถูกส่งออกมาจากในรูปของลำอะตอม *ไฟ* ความเร็วสูงซึ่งแสดงพฤติกรรมต่าง ๆ กันไปขึ้นอยู่กับความเร็วของการเรียงตัวของอนุภาคเหล่านี้ [[ชาวพุทธ]] นาม[[ทิคนาค]] ([[คริสต์ศตวรรษที่ 5]]) และ[[ธรรมกีรติ]] ([[คริสตศตรวรรษที่ 7]]) ได้พัฒนาทฤษฎีขอแสงที่เกิดขึ้นจากอนุภาคพลังงาน ซึ่งเหมือนกับแนวคิดเรื่อง[[โฟตอน]]

[[นักอินเดียวิทยา]] ชาว Veteran Australian นาม [[A. L. Basham]] สรุปว่า "สิ่งเหล่านี้เป็นคำอธิบายในจินตนาการอันหลักแหลมของโครงสร้างทางกายภาพของโลก และในระดับใหญ่ ๆ แล้วมันสอดคล้องกับการค้นพบทางฟิสิกส์ยุคใหม่ด้วย"

ในปี [[ค.ศ. 499]] [[นักคณิตศาสตร์]]-[[นักดาราศาสตร์]]ชาวอินเดีย [[อารยภรต]] เสนอแบบจำลองในรายละเอียดของ[[ระบบสุริยะ]] ของ[[ความโน้มถ่วง]] ที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง โดยดาวเคราะห์หมุนรอบ[[แกนของการหมุน|แกน]] ของมันทำให้เกิดกลางวันกลางคืนและเคลื่อนไปทางวงโคจร[[วงรี]] รอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดปี และบรรดาดาวเคราะห์รวมทั้งดวงจันทร์ไม่มีแสงในตัวเองแต่สะท้อนแสงของดวงอาทิตย์ อารยภรตยังอธิบายสาเหตุของ[[สุริยุปราคา]]และ[[จันทรุปราคา]] ได้อย่างถูกต้องและทำนายเวลาที่เกิดขึ้น บอกค่า[[รัศมี]]ของวงโคจรดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ และวัดความยาวของวัน [[ปีดาราคติ]] เส้นผ่านศูนย์กลางและ [[เส้นรอบวง]] ของโลกได้อย่างแม่นยำ [[พรหมคุปต์]]ได้ระลึกถึงความโน้มถ่วงว่าเป็นแรงดึงดูด และเข้าใจ[[กฎของความโน้มถ่วง]] ใน *พรหม สปุต สิทธานตะ* ของเขาเมื่อปี [[ค.ศ. 628]] อีกด้วย

สิ่งที่ได้มาจากอินเดียที่สำคัญอย่างยิ่งคือ [[เลขฮินดูอารบิก]] ฟิสิกส์ยุคใหม่คงแทบจะไม่สามารถจินตนาการขึ้นมาได้หากปราศจากการคำนวณพื้นฐานที่ง่ายพอที่จะขยายไปสู่การคำนวณที่โตเท่าที่จะเป็นไปได้ [[ระบบตัวเลข]] [[การบอกตำแหน่ง|บอกตำแหน่ง]] ([[ระบบตัวเลขฮินดูอารบิก]]) และ [[0 (ตัวเลข)|ศูนย์]] ถูกพัฒนาเป็นครั้งแรกในอินเดีย เช่นเดียวกับ [[ฟังก์ชันตรีโกณมิติ]] เช่น ไซน์และโคไซน์ การพัฒนาทางคณิตศาสตร์เหล่านี้รวมทั้งการพัฒนาทางฟิสิกส์ในอินเดียถูกปรับเปลี่ยนโดยชาว [[มุสลิม]] และ[[กาหลิบ]] เมื่อพวกเขากระจายไปทางยุโรปและส่วนอื่น ๆ ของโลก

=== สิ่งทีได้มาจากเปอร์เซียและมุสลิม ===
ด้วยอารยธรรมที่นำโดย [[จักรวรรดิโรมัน]] แพทย์ชาวกรีกจำนวนมากเริ่มทดลองใช้ยาเพื่อเศรษฐีชาวโรมัน แต่น่าเศร้าที่วิทยาศาสตร์กายภาพไม่ได้รับการสนับสนุนนัก หลังจากการล่มสลายของจักรวรรดิโรมัน ชาวยุโรปเห็นการลดความสนใจในวัฒนธรรมดั้งเดิมซึ่งบางคนเรียกว่า [[ยุคมืด]] แม้ว่าปราชญ์ยุคใหม่จะไม่ใช่คำนี้และบทความทางวิทยาศาสตร์ตกต่ำลงจนหยุดชะงัก

อย่างไรก็ตามในตะวันออกกลาง นักปรัชญาธรรมชาติชาวกรีกและ Hellenistic สามารถหาการสนับสนุนสำหรับงานของพวกเขาได้ และปราชญ์ชาวอิสลามได้สร้างงานจากงานก่อนหน้าในวิชาดาราศาสตร์และคณิตศาสตร์ ในขณะที่พัฒนาศาสตร์ใหม่เช่น วิชาเล่นแร่แปรธาตุ  (เคมี) หลังจากชาว [[อาหรับ]] เอาชนะ [[เปอร์เซีย]] แล้ว นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากเกิดขึ้นท่ามกลาง [[ชาวเปอร์เซีย]] 

นักวิทยาศาสตร์ชาวเปอร์เซีย [[Mohammad al-Fazari]] ได้ประดิษฐ์ [[astrolabe]] อันเป็นเครื่องมือทางดาราศาสตร์และ [[คอมพิวเตอร์แบบอนาลอก]] ที่มีความสำคัญในการบอกและทำนายตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดาวฤกษ์ [[มุฮัมมัด อิบน์ มูซา อัลเคาะวาริซมี]] () ได้ให้ชื่อของเขากับสิ่งที่เราเรียกกันทุกวันนี้ว่า [[ขั้นตอนวิธี]] (algorithm) และพัฒนา [[พีชคณิต]] (algebra) ยุคใหม่ ซึ่งแปลงมาจากคำภาษา [[อารบิก]] *al-jabr* จากชื่อบทความของเขา *Hisab al-jabr w’al-muqabala*.

นักวิทยาศาสตร์ชาว [[เปอร์เซีย]] นาม [[Alhazen|Alhazen Abu Ali al-Hasan ibn al-Haytham]] ([[ค.ศ. 965]]-[[ค.ศ. 1040]]) หรือรู้จักในนาม [[Alhazen]] ได้พัฒนาทฤษฎีอันกว้างขวางที่อธิบายการมองเห็นโดยใช้ [[เรขาคณิต]] และ [[anatomy]] ซึ่งกล่าวว่าแต่ละจุดบนพื้นที่หรือวัตถุเปล่งแสงจะแผ่รังสีของแสงในทุกทิศทาง แต่ว่ามีเพียงรังสีเดียวจากแต่ละจุดซึ่งกระทบตั้งฉากกับดวงตาเท่านั้นที่จะมองเห็นได้ รังสีอื่นจะกระทบในมุมอื่นและมองไม่เห็น เขาใช้ตัวอย่างเป็น [[กล้องรูเข็ม]] ซึ่งให้ภาพหัวกลับ เพื่อสนับสนุนแนวคิดของเขา นี่ขัดแย้งกับทฤษฎีของปโตเลมีเกี่ยวกับการมองเห็นที่ว่าวัตถุถูกเห็นโดยลำแสงที่เปล่งออกมาจากตา Alhazen ยังถือว่ารังสีของแสงเป็นลำของอนุภาคเล็ก ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วจำกัด เขาแก้ไข [[ประวัติศาสตร์ของทัศนศาสตร์|ทฤษฎีการหักเหของแสงของปโตเลมี]] และไปยังกฎของการหักเห

เขายังทำการทดลองแรกเกี่ยวกับการกระจายของแสงเป็นสีองค์ประกอบต่าง ๆ งานหลักของเขา *Kitab-at-Manazir* ถูกแปลเป็นภาษา [[ละติน]] ใน [[ยุคกลาง]] เช่นเดียวกับหนังสือของเขาที่พูดถึงสีของพระอาทิตย์ตกดิน เขาไปไกลถึงทฤษฎีของปรากฏการณ์ทางกายภาพต่าง ๆ เช่น เงา คราส และรุ้ง เขาพยายามจะอธิบาย binocular vision และให้คำอธิบายที่ถูกต้องของการขยายขนาดปรากฏของดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์เมื่อยู่ใกล้เส้นขอบฟ้า ด้วยงานวิจัยที่กว้างขวางทางด้านทัศนศาสตร์เหล่านี้ จึงได้รับการพิจารณาเป็นบิดาแห่ง [[ทัศนศาสตร์]] ยุคใหม่

Al-Haytham ยังโต้แย้งได้ถูกต้องว่าเราเห็นวัตถุเพราะรังสีของแสงจากดวงอาทิตย์ ซึ่งเขาเชื่อว่าเป็นลำของอนุภาคเล็กจิ๋วเคลื่อนที่เป็นเส้นนตรง และสะท้อนจากวัตถุไปยังดวงตาของเรา เขาเข้าใจว่าแสงต้องเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงแต่มีค่าจำกัด และการหักเหเกิดขึ้นจากความเร็วต่างกันในสารที่ต่างกัน เขายังศึกษากระจกทรงกลมและทรงพาราโบลา และเข้าใจวิธีการหักเหโดยเลนส์จะทำให้ภาพโฟกัสและขยายเมื่อเข้าที่ เขายังเข้าใจในเชิงคณิตศาสตร์ว่าทำไมกระจกทรงกลมจึงเกิดคามคลาดขึ้น

=== สิ่งที่ได้มาจากยุโรปยุคกลาง ===
ใน [[คริสต์ศตวรรษที่ 12]] การกำเนิดของ [[medieval university]] และการค้นพบใหม่ของงานจากนักปรัชญาโบราณผ่านการติดต่อกับชาว [[อาหรับ]] ในช่วงกระบวนการ [[Reconquista]] และ [[Crusades]] ได้เริ่มการกลับมาใหม่ทางความรู้ของยุโรป

ใน [[คริสต์ศตวรรษที่ 13]] การเริ่มต้นของ [[กระบวนการทางวิทยาศาสตร์]] ยุคใหม่สามารถพบเห็นได้แล้วในคำเน้นย้ำของ [[Robert Grosseteste]] ในเชิง [[คณิตศาสตร์]] ถึงวิธีที่จะเข้าใจธรรมชาติ และในเชิงทดลอง โดย [[โรเจอร์ เบคอน]]

เบคอนนำการทดลองมาสู่วิชาทัศนศาสตร์ ถึงแม้ว่าส่วนใหญ่จะเหมือนกับสิ่งที่เคยทำหรือกำลังทำอยู่ในเวลานั้นโดยปราชญ์ชาวอาหรับ เขาได้สร้างคุณประโยชน์หลักในยุโรปยุคกลางโดยเขียนหนังสือไปยัง [[พระสันตปาปา]] เพื่อการศึกษาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเป็นวิชาในมหาวิทยาลัย และรวบรวมงานบันทึกความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในหลายสาขาวิชาในเวลานั้น เขาบรรยายวิธีสร้าง [[กล้องโทรทรรศน์]] ที่เป็นไปได้ไว้ แต่ไม่มีหลักฐานชัดเจนว่าเขาได้สร้างมันขึ้นมาจริง เขาบันทึกวิธีที่เขาทำการทดลองด้วยรายละเอียดที่แม่นยำจนคนอื่นสามารถทำซ้ำและทดสอบผลของเขาในอย่างอิสระ - นั่นคือสิ่งสำคัญของ [[กระบวนการทางวิทยาศาสตร์]] และเป็นการสานต่องานของนักวิจัยเช่น [[Al Battani]]

ใน [[คริสต์ศตวรรษที่ 14]] นักปราชญ์บางคน เช่น [[Jean Buridan]] และ [[Nicolas Oresme]] ได้เริ่มตั้งคำถามถึงหลักของกลศาสตร์แบบ [[อริสโตเติล]] โดยเฉพาะ Buridan ได้พัฒนาทฤษฎีของ [[แรงกระตุ้น]] ซึ่งเป็นก้าวแรกสู่แนวคิดยุคใหม่ของ [[ความเฉื่อย]]

ในส่วนของ Oresme เขาได้แสดงว่าเหตุผลในฟิสิกส์ของอริสโตเติลที่ต้านการเคลื่อนที่ของโลกนั้นใช้ไม่ได้ และยังอ้างข้อโต้แย้งอันเรียบง่ายกว่า คือ โลกเคลื่อนที่ *ไม่ใช่'' สวรรค์ คำโต้แย้งทั้งหมดในเรื่องการเคลื่อนที่ของโลกของ Oresme นั้นทั้งกระจ่างและชัดเจนกว่าที่ให้ในสองศตวรรษถัดมาโดย โคเปอร์นิคัส เสียอีก เขายังเป็นคนแรกที่ถือว่าสีและแสงเป็นของในธรรมชาติเดียวกันและยังค้นพบความโค้งของแสงเมื่อผ่าน การหักเหที่บรรยากาศ แม้กระนั้น จนบัดนี้ชื่อเสียงสำหรับความสำเร็จนี้ถูกยกให้กับคนถัดมา คือ ฮุค

ในคริสต์ศตวรรษที่ 14 ยุโรปต้องสั่นคลอนเนื่องจาก Black Death ซึ่งเกิดความไม่สงบทางสังคมอย่างใหญ่หลวง แม้ว่าจะมีการชะงักในช่วงนั้น คริสตรรษที่ 15 ยังคงเป็นยุคแห่งความเจริญทางศิลปะของ เรเนสซองซ์ การฟื้นคืนของอักษรโบราณก็ได้รับการแก้ไขเมื่อปราชญ์ชาว Byzantine จำนวนมากต้องหาที่หลบภัยในตะวันตกหลังจากกรุงคอนสแตนติโนเปิลเสียเมือง (Fall of Constantinople) เมื่อ ค.ศ. 1453 ในขณะนั้น การประดิษฐ์ การพิมพ์ เกิดขึ้นเพื่อสร้างความเท่าเทียมในการเรียนรู้และทำให้แนวคิดใหม่ ๆ แพร่หลายได้รวดเร็วขึ้น ทั้งหมดนี้ปูทางไปสู่ การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ ซึ่งเข้าใจได้ว่าเป็นการเริ่มใหม่ของกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางวิทยาศาสตร์หลังจากชะงักไปในราว กลางคริสต์ศตวรรษที่ 14

## อ้างอิง

## แหล่งข้อมูลอื่น
* ศูนย์การศึกษาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยมหิดล 
* มูลนิธิส่งเสริมโอลิมปิกวิชาการและพัฒนามาตรฐานวิทยาศาสตร์การศึกษา

หมวดหมู่:ฟิสิกส์
หมวดหมู่:ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์