به بيان ساده تر ، قوانين فيزيك كلاسيك با دقت سيستمهايي را توصيف مي كند كه مقياسهاي طول مهم آنها از مقياس اتمي بيشتر است و حركت آنها بسيار كندتر از سرعت نور است. خارج از اين دامنه ، مشاهدات با پيش بيني هاي ارائه شده توسط مكانيك كلاسيك مطابقت ندارند. انيشتين در چارچوب نسبيت خاص شركت كرد ، كه مفهوم زمان و مكان مطلق را با زمان-زمان جايگزين كرد و توصيف دقيق سيستم هايي را كه اجزاي آنها داراي سرعتي نزديك به سرعت نور هستند ، مجاز دانست. پلانك ، شرودينگر و ديگران مكانيك كوانتوم را معرفي كردند ، مفهوم احتمالي ذرات و فعل و انفعالات كه امكان توصيف دقيق مقياس هاي اتمي و زير اتمي را فراهم مي كند. بعداً ، نظريه ميدان كوانتوم مكانيك كوانتوم و نسبيت خاص را يكپارچه كرد. نسبيت عام فضاي فضايي منحني پويا و منحني را مجاز مي داند كه با آن مي توان سيستم هاي بسيار عظيم و ساختار مقياس بزرگ جهان را به خوبي توصيف كرد. نسبيت عام هنوز با ساير توصيفات اساسي يكپارچه نشده است. چندين نظريه نامزد گرانش كوانتوم در حال توسعه است.
ارتباط با زمينه هاي ديگرپيش نيازهارياضيات يك زبان فشرده و دقيق را براي توصيف نظم در طبيعت به كار مي برد. اين مورد را فيثاغورس ، [49] افلاطون ، [50] گاليله ، [51] و نيوتن يادداشت و طرفداري كردند.
فيزيك از رياضيات [52] براي سازماندهي و فرمول بندي نتايج تجربي استفاده مي كند. از آن نتايج ، راه حل هاي دقيق يا برآورد شده بدست مي آيند ، نتايج كمي كه مي توان از آنها پيش بيني هاي جديد كرد و به طور آزمايشي تأييد يا نفي كرد. نتايج حاصل از آزمايشات فيزيك ، داده هاي عددي است كه واحد اندازه گيري آنها و تخمين خطاهاي اندازه گيري ها است. فن آوري هاي مبتني بر رياضيات ، مانند محاسبات ، فيزيك محاسباتي را به يك حوزه تحقيقاتي فعال تبديل كرده است.هستي شناسي پيش نياز فيزيك است ، اما رياضيات اينگونه نيست. اين بدان معناست كه فيزيك در نهايت به توصيف دنياي واقعي مربوط مي شود ، در حالي كه رياضيات مربوط به الگوهاي انتزاعي است ، حتي فراتر از دنياي واقعي. بنابراين عبارات فيزيك تركيبي هستند ، در حالي كه عبارات رياضي تحليلي هستند. رياضيات حاوي فرضيه ها است ، در حالي كه فيزيك حاوي نظريه ها است. عبارات رياضيات بايد فقط از نظر منطقي درست باشند ، در حالي كه پيش بيني عبارات فيزيك بايد با داده هاي تجربي و مشاهده شده مطابقت داشته باشد.
اين تمايز كاملاً واضح است ، اما هميشه واضح نيست. به عنوان مثال ، فيزيك رياضيات كاربرد رياضيات در فيزيك است. روش هاي آن رياضي است ، اما موضوع آن فيزيكي است. [53] مشكلات در اين زمينه با "مدل رياضي يك وضعيت فيزيكي" (سيستم) و "توصيف رياضي يك قانون فيزيكي" شروع مي شود كه براي آن سيستم اعمال خواهد شد. هر گزاره رياضي مورد استفاده براي حل يك معناي فيزيكي دشوار است. يافتن راه حل نهايي رياضي معنايي آسان تر دارد ، زيرا اين همان چيزي است كه حل كننده بدنبال آن است. [نياز به توضيحات]
فيزيك خالص شاخه اي از علوم بنيادي است (علوم پايه نيز ناميده مي شود. همچنين فيزيك "علم بنيادي" نيز خوانده مي شود زيرا تمام شاخه هاي علوم طبيعي مانند شيمي ، نجوم ، زمين شناسي و زيست شناسي توسط قوانين فيزيك محدود مي شوند. [54] به همين ترتيب ، شيمي را اغلب به دليل نقش آن در پيوند دادن علوم فيزيكي ، دانش اصلي مي نامند. به عنوان مثال ، شيمي خواص ، ساختارها و واكنش هاي ماده را مطالعه مي كند (تمركز شيمي بر مقياس مولكولي و اتمي ، آن را از فيزيك متمايز مي كند). ساختارها به اين دليل تشكيل مي شوند كه ذرات نيروهاي الكتريكي به يكديگر وارد مي كنند ، خصوصيات شامل مشخصات فيزيكي مواد معين مي شود و واكنش ها به موجب قوانين فيزيك مانند صرفه جويي در انرژي ، جرم و بار محدود مي شوند. فيزيك در صنايع مانند مهندسي و پزشكي اعمال مي شود.
كاربرد و نفوذفيزيك كاربردي يك اصطلاح عمومي براي تحقيقات فيزيك است كه براي يك كاربرد خاص در نظر گرفته شده است. يك برنامه درسي فيزيك كاربردي معمولاً شامل چند كلاس در يك رشته كاربردي ، مانند زمين شناسي يا مهندسي برق است. اين تفاوت معمولاً با مهندسي دارد كه ممكن است يك فيزيكدان كاربردي به طور خاص چيزي را طراحي نكند ، اما بيشتر از اين استفاده از فيزيك يا انجام تحقيقات فيزيك با هدف توسعه فناوري هاي جديد يا حل يك مسئله است.
اين رويكرد مشابه رياضيات كاربردي است. فيزيكدانان كاربردي در تحقيقات علمي از فيزيك استفاده مي كنند. به عنوان مثال ، افرادي كه روي فيزيك شتاب دهنده كار مي كنند ممكن است به دنبال ساخت ردياب هاي ذره اي بهتري براي تحقيق در فيزيك نظري باشند.از فيزيك به شدت در مهندسي استفاده مي شود. به عنوان مثال ، استاتيك ، زيرمجموعه مكانيك ، در ساختمان پل ها و ساير ساختارهاي ايستا استفاده مي شود. درك و استفاده از آكوستيك منجر به كنترل صدا و سالن هاي كنسرت بهتر مي شود. به همين ترتيب ، استفاده از اپتيك باعث ايجاد دستگاه هاي نوري بهتري مي شود. درك فيزيك شبيه سازهاي پرواز واقعي تر ، بازي هاي ويديويي و فيلم ها را ايجاد مي كند و اغلب در تحقيقات پزشكي قانوني بسيار مهم است.