Fizica (din cuvantul grec physikos: natural, din physis: natura) este stiinta care studiaza proprietatile si structura materiei, formele de miscare ale acesteia, precum si transformarile lor reciproce.



Oricum se pune problema, fizica este una dintre cele mai vechi discipline academice; prin intermediul unei subramuri ale sale, astronomia, ar putea fi cea mai veche. Uneori sinonima cu filozofia, chimia si chiar unele ramuri ale matematicii si biologiei,de-a lungul ultimelor doua milenii, fizica a devenit stiinta moderna īncepand cu secolul al XVII-lea, iar toate aceste discipline sunt considerate acum distincte, desi frontierele raman greu de definit.



Fizica este poate cea mai importanta stiinta a naturii deoarece cu ajutorul ei pot fi explicate īn principiu orice alte fenomene īntalnite īn alte stiinte ale naturii cum ar fi de exemplu chimia sau biologia. Limitarile sunt legate de incapacitatea noastra de a obtine suficient de multe date experimentale, īn cazul biologiei, ori de incapacitatea (pana acum) sistemelor de calcul de a analiza dinamica moleculelor foarte complexe, īn cazul chimiei. Descoperirile īn fizica ajung de cele mai multe ori sa fie folosite in sectorul tehnologic, si uneori influenteaza matematica sau filozofia. De exemplu, īntelegerea mai profunda a electromagnetismului a avut drept rezultat raspandirea aparatelor pe baza de curent electric - televizoare, computere, electrocasnice etc.; descoperirile din termodinamica au dus la dezvoltarea transportului motorizat; iar descoperirile din mecanica au dus la dezvoltarea calculului infinitezimal, chimiei cuantice si folosirii unor instrumente precum microscopul electronic īn microbiologie.



Astazi, fizica este un subiect vast ?i foarte dezvoltat. Cercetarea este divizata īn patru subcampuri : fizica materiei condensate; fizica atomica, moleculara si optica; fizica energiei īnalte; fizica astronomica si astrofizica. Majoritatea fizicienilor se specializeaza īn cercetare teoretica sau experimentala, prima ocupandu-se de dezvoltarea noilor teorii, si a doua cu testarea experimentala a teoriilor si descoperirea unor noi fenomene. Īn ciuda descoperirilor importante din ultimele patru secole, exista probleme deschise īn fizica care asteapta a fi rezolvate. De exemplu, cuantificarea gravitatiei este poate cea mai arzatoare dintre probleme si cu siguranta si cea mai dificila. Odata cu elucidarea acestei probleme, fizicienii vor avea o imagine mult mai clara despre interactiile din natura si cu siguranta multe dintre fenomenele si obiectele pe care le īntalnim īn astrofizica, de exemplu gaurile negre, īsi vor gasi explicatia īntr-un mod natural.



TEORIA RELATIVITATII



Teoria relativitatii reprezinta īn fizica moderna un ansamblu a doua teorii formulate de Albert Einstein: relativitatea restransa si relativitatea generalizata. Ideea de baza a acestor doua teorii este ca timpul si distantele unui eveniment masurate de doi observatori au, īn general, valori diferite, dar se supun totdeauna acelorasi legi fizice. Cand doi observatori examineaza configuratii diferite, si anume deplasarile lor, una īn raport cu cealalta, aplicand regulile logice, se constata ca legile fizice au īn mod necesar o anumita forma.



RELATIVITATEA RESTRANSA



Relativitatea restransa, formulata īn 1905, s-a nascut din observatia ca transformarea care permite schimbarea unui sistem referential, transformarea lui Galilei, nu este valabila pentru propagarea undelor electromagnetice, care sunt dirijate de ecuatiile lui Maxwell. Pentru a putea īmpaca mecanica clasica cu electromagnetismul, Einstein a postulat faptul ca viteza luminii, masurata de doi observatori situati īn sisteme referentiale inertiale diferite, este totdeauna constanta (ulterior a demonstrat ca acest postulat este de fapt inutil, pentru ca viteza constanta a luminii deriva din formele legilor fizice).



Aceasta l-a condus la revizuirea conceptelor fundamentale ale fizicei teoretice, cum sunt timpul, distan?a, masa, energia, cantitatea de miscare, cu toate consecintele care deriva. Astfel, obiectele īn miscare apar mai grele si mai dense pe directia lor de miscare, pe cand timpul se scurge mai lent la ceasurile aflate īn miscare. O cantitate de miscare este acum asociata vitezei luminii, viteza luminii īn vid devenind viteza limita atat pentru obiecte, cat si pentru informatii. Masa si energia devin echivalente. Doua evenimente care par simultane unui observator, apar īn momente diferite altui observator care se deplaseaza īn raport cu primul. Relativitatea restransa nu tine cont de efectele gravitatiei, elementul central al formularii ei matematice sunt transformarile Lorentz.



RELATIVITATEA GENERALA



Analogie bi-dimensionala a deformarii spatiu-timp descrisa īn relativitatea generala.Relativitatea generala a fost formulata de Einstein īn 1916. Aceasta teorie utilizeaza formulele matematice ale geometriei diferentiale si a tensorilor pentru descrierea gravitatiei. Spre deosebire de relativitatea restransa, legile relativitatii generale sunt aceleasi pentru toti observatorii, chiar daca acestia se deplaseaza de o maniera neuniforma, unii fata de ceilalti.



Relativitatea generala este o teorie geometrica, care postuleaza ca prezenta de masa si energie conduce la "curbura" spatiului, si ca aceasta curbura influenteaza traiectoria altor obiecte, inclusiv a luminii, īn urma fortelor gravitationale. Aceasta teorie poate fi utilizata pentru construirea unor modele matematice ale originei si evolutiei Universului si reprezinta deci unul din instrumentele cosmologiei fizice.