Physik ist die Lehre von der Beschaffenheit der Welt und ihrer Naturgesetze. Hauptgegenstände der Physik sind Teilchen, deren Kräfte aufeinander, der Raum, die Zeit, das Verhalten von Objekten im Universum sowie die Gesetzesmäßigkeiten der Energie. Somit ist die Physik die Naturwissenschaft, die die körperliche Grundbeschaffenheit des Beobachtbaren (und auch des theoretisch Denkbaren) zu verstehen und beschreiben versucht. Eingeteilt wird sie in die theoretische und die experimentelle Physik: Erstere beschäftigt sich mit Modellen und Hypothesen und versucht, die bekannten physikalischen Tatsachen und Naturgesetze in Einklang miteinander zu bringen. Ein alles umschreibendes, passendes, nicht widersprüchliches Modell wird als "Weltformel" bezeichnet. Die experimentelle Physik ist praktischer Natur: Hier werden Modelle durch Versuche überprüft. Insgesamt ist die Physik mittlerweile eine evidenzbasierte Wissenschaft.
Die Naturwissenschaft Physik gibt es so erst seit Mitte des 17. Jahrhunderts. Als Wendepunkt wird die Zeit angenommen, in der durch Forscher vorausgesetzt wurde, dass Erkenntnisse nur durch Nachweise (Evidenz) erlangt werden könnten. Galileo Galilei gilt als Begründer der Physik im naturwissenschaftlichen Sinne. Es folgten Newton (klassische Mechanik), Maxwell (Elektrizität und Magnetismus) und schließlich Einstein (Relativitätstheorie). Nach und nach konnten so die Grundlagen der Physik verstanden und beschrieben werden. Weiterhin verrückte sich die Betrachtung: Vom Verhalten der Objekte stieß die Forschung immer weiter in die kleinsten aller Wechselwirkungen vor. Derzeit gipfelt die Physik in ihrer kleinsten Betrachtung in der Quantenmechanik, also im Verhalte winzigster Komponenten der Atome und Wellenteilchen.
Die Betrachtung der Naturphänomene und der Wunsch, diese zu mathematisieren und zu verstehen, sind aber schon deutlich älter. Zur Hochzeit der Philosophie im antiken Griechenland vor 2.500 Jahren wurden bereits erste Phänomene beschrieben und teilweise auch verstanden. Gesetzesmäßigkeiten, wie etwa das Aufströmen heißer Luft oder die Verdrängung von Flüssigkeiten, wurden beschrieben und auch schon berechnet. Allerdings gab es damals keinen wissenschaftlichen Ansatz im heutigen Sinne; die Beobachtungen waren rein deskriptiver Natur, Experimente und Beweise wurden selten erbracht. Außerdem wurden die Gesetzesmäßigkeiten der Natur mit allerlei Glaubensvorstellungen in Verbindung gebracht.
Die Physik blieb somit bis zum 17. Jahrhundert ein Teil der Naturphilosophie. Im Mittelalter änderte sich zudem die Grundanschauung auf die Welt bei den Gelehrten erheblich. Es wurde nicht mehr angestrebt, die einzelnen Dinge zu verstehen, sondern die Welt und Natur wurden als eine Einheit betrachtet, die nur durch ganzheitliche Betrachtung zu einer Offenbarung führen kann. Entsprechend wurden vermeintlich allgegenwärtige Gesetzesmäßigkeiten formuliert, die wahlweise auf Gott oder auf die "Kräfte" der Natur zurückzuführen waren. Wenngleich einige physikalische Prinzipien dadurch erkannt wurden, wurden sie nicht nach wissenschaftlichen Standards beschrieben oder gar experimentell hergeleitet. Das Stadium der Naturphilosophie (wobei es überhaupt keine getrennten Naturwissenschaften gab) dauerte etwa 500 Jahre an.
Zur Veranschaulichung soll eine (unvollständige) Liste dienen, die den Namen und das wichtigste Feld aufführt. Es handelt sich jeweils um Verkürzungen und um die Nennung der wohl wichtigsten Durchbrüche und Beiträge:
Die Physik lässt sich in mehrere Denkschulen und Felder aufteilen. Die großen Theoriengebäude sind: Klassische Mechanik, Elektrodynamik, Thermodynamik, Relativitätstheorie und die Quantenmechanik. Diese fünf Grundpfeiler können nahezu alles Bekannte beschreiben. Die Theorien bauen aufeinander auf und sind nicht widersprüchlich zueinander. Einzig die Quantenmechanik muss aufgrund ihrer völlig anderen Beschaffenheit (Einzelwirkungen kleinster Teile, Quanteneffekte, Unschärfe etc.) mit einem eigenen Grundlagenkonstrukt auskommen. Sie fügt sich allerdings auf den größeren Ebenen wieder in alle anderen Gedankengebäude mit ein.
Die Felder, auf denen gearbeitet wird, lassen sich nach Größe und Konsistenz der Materie aufteilen. So werden auf der kleinsten Ebene Teilchen und deren Komponenten betrachtet, während auf größter Ebene an Galaxiehaufen oder etwa Schwarzen Löchern geforscht wird. Dazwischen liegen etwa die Molekülphysik, die Atomkernphysik oder die Plasmaphysik.
Alles braucht Physik. Es gibt absolut kein Gerät oder von Menschen gemachtes Objekt, das ohne physikalische Kenntnisse gefertigt werden kann. Während dies bei einer Murmelbahn oder einem Auto noch recht simpel ist, sind bereits Infrarot-Fernbedienungen hochkomplexe Angelegenheiten. Die Physik erschafft immer wieder neue, anwendbare Felder. In jüngerer Zeit waren dies etwa die Satellitentechnik, die Atomkraft oder auch der elektrisch betriebene Motor. Die Physik ist Grundlage der Energieversorgung (Windkraft, Wasserkraft, Effizienz in Kraftwerken usw.) und Grundlage aller elektronischen Geräte.
Die Physik heute beschäftigt sich viel mehr als früher mit der Quantenmechanik. Hochaktuell ist etwa das Forschern an funktionierenden Quantencomputern oder anderen Bauteilen. Auch das Vordringen an den Rand des Sichtbaren steht im Fokus. Immer bessere Messinstrumente machen die Welt sichtbarer, machen die Datenfülle erklärender und zusammenhängender. Gleichzeitig werden ständig Stoffeigenschaften entdeckt, die vorher unbekannt waren. Stoffe können konstruiert werden - etwa Kohlenstoffnanoröhren - und so können ganz neue Werkstoffe entdeckt werden.
Zukünftig wird die Physik - zusammen mit anderen Wissenschaften - verstärkt mit Mobilität (Antriebe), Klimatechnik und Stromgewinnung zu tun haben. Es stellen sich auch praktische Fragen: Wohin gehen wir? Wie können wir diesen Planeten schonen, wie vielleicht sogar verändern? Welche Chancen bietet das Weltall und welche Stoffe haben wir noch nicht genutzt? Was ist die Technik der Zukunft?
Die Frage ist nicht so entscheidend. Fest steht, dass die Physik als Erklärung der Wirkung kleinster und größter Dinge immer eine entscheidende Rolle bei der Antwort spielen wird.