Фізика сучасності

Із відкриттям радіоактивності Анрі Бекерелем почався розвиток ядерної фізики, яка привела до появи нових джерел енергії: атомної енергії та енергії ядерного синтезу. Відкриті при дослідженнях ядерних реакції нові частинки: нейтрон, протон, нейтрино започаткували фізику елементарних частинок. Ці нові відкриття на субатомному рівні виявилися дуже важливими для фізики на рівні Всесвіту і дозволили сформулювати теорію його еволюції — теорію Великого Вибуху.

Склався остаточний розподіл праці між фізиками-теоретиками й фізиками-експериментаторами, Енріко Фермі був, мабуть, останнім визначним фізиком, успішним як у теорії так і експериментальній роботі.

Передній край фізики перемістився в область дослідження найфундаментальніших законів, ставлячи перед собою мету створити теорію, яка пояснювала б Всесвіт, об'єднавши теорії фундаментальних взаємодій. На цьому шляху фізика здобула часткові успіхи у вигляді теорії електрослабкої взаємодії та теорії кварків узагальненій у так званій стандартній моделі. Однак, квантова теорія гравітації досі не побудована. Певні надії пов'язуються з теорією струн.

Водночас, починаючи зі створення квантової механіки швидкими темпами розвивається фізика твердого тіла, відкриття якої привели до виникнення та розвитку електроніки, а з нею й інформатики, які внесли докорінні зміни в культуру людського суспільства.

Фізичні інструменти й фізичні теорії поширился в інші області науки: хімію, біологію, медицину, в сторону яких, загалом, змістився інтерес суспільства.

Фізика також тісно пов'язана з математикою. Фізичні теорії, як правило, побудовані на основі певного математичного апарату і цей апарат часто набагато складніший в порівнянні з іншими природничими науками. Але відмінність фізики від математики в тому, що фізика принципово зосереджена на описі матеріального світу, тоді як математика має справу з абстрактними ідеями та формулюваннями, які не обов'язково мають якесь реальне відображення. Хоча чіткого поділу не існує. На перетині цих двох наук постала спеціальна дисципліна — математична фізика, яка вибудовує математичні структури фізичних теорій.

Основні галузі фізики

Сучасні фізичні дослідження можна розподілити на окремі галузі, які вивчають різні аспекти матеріального світу. Фізика конденсованих середовищ, напевно одна з найбільших окремих галузей досліджень, сконцентрована на вивченні властивостей звичних проявів матерії, таких як тверді тіла та рідини. Їхні властивості випливають з властивостей та особливостей взаємодії атомів цих речовин. Атомна, молекулярна фізика та оптика мають справу саме з індивідуальними атомами та молекулами. Галузь фізики елементарних частинок, також знана під назвою фізики високих енергій, вивчає властивості субмікроскопічних, набагато менших ніж атоми, частинок, із яких побудована вся матерія. Нарешті, астрофізика прикладає фізичні закони до пояснення астрономічних феноменів, починаючи від Сонця та інших об'єктів сонячної системі, і закінчуючи Всесвітом як таким.

Галузь	Напрям	Основні теорії	Поняття
Астрофізика	Космологія, Планетологія, Фізика плазми	Великий вибух, Розширення Всесвіту, Загальна теорія відносності, Закон всесвітнього тяжіння	Чорна діра, Фонове космічне випромінювання, Галактика, Гравітація, Гравітаційні хвилі, Планета, Сонячна система, Зірка
Атомна, молекулярна фізика та оптика	Атомна фізика, Молекулярна фізика, Оптика,	Квантова оптика	Дифракція, Електромагнітне випромінювання, Лазер, Поляризація, Спектр
Фізика елементарних частинок	Фізика прискорювачів, Ядерна фізика	Стандартна модель, теорії великого об'єднання, Теорія струн	Фундаментальні взаємодії (гравітація, електромагнетизм, слабка взаємодія, сильна взаємодія) Елементарна частинка, Антиматерія, Спін, Теорія усього, Енергія вакууму
Фізика конденсованих речовин	Фізика твердого тіла, Фізика полімерів, Гідродинаміка, Фізика плазми	Хвиля Блоха Газ Фермі Рідина Фермі	Основні фазові стани (газ, рідина, тверде тіло, конденсат Бозе-Ейнштейна, Електропровідність, Магнетизм, Самоорганізація, Спін

. Загальна і спеціальна теорії відносності

Загальна теорія відносності (ЗТВ) — теорія гравітації, опублікована Альбертом Ейнштейном в 1915 році. На відміну від нерелятивістської теорії гравітації Ньютона ЗТВ придатна для опису гравітаційної взаємодії тіл, що рухаються зі швидкостями близькими до швидкості світла. Її також можна застосовувати у випадку сильних гравітаційних полів, що виникають, наприклад, поблизу нейтронних зір та чорних дір. У сонячній системі ефекти ЗТВ проявляють себе незначними відхиленнями фактичних траєкторій руху планет та інших космічних тіл (у першу чергу Меркурія) від орбіт, розрахованих у рамках теорії Ньютона.