mały|300px|Alegoria fizyki z XIX wieku mały|300px|Uczestnicy Piątego Kongresu Solvay, 1927; Institut International de Physique Solvay w Leopold Park (Belgia). Uczestniczyło w niej wielu ówczesnych i późniejszych noblistów oraz główni twórcy mechaniki kwantowej: Paul Ehrenfest, Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg, Peter Debye, William L. Bragg, Hendrik A. Kramers, Paul Dirac, Arthur Compton, Louis de Broglie, Max Born, Niels Bohr, Max Planck, Albert Einstein. Toczone tam debaty dotyczyły m.in. interpretacji teorii kwantów – szkoła kopenhaska Bohra i Heisenberga ścierała się tam z bardziej zachowawczą opozycją Einsteina, Schrödingera i de Broglie’a.
Historia fizyki – część historii nauki obejmująca fizykę; historia astronomii, czasem zaliczanej do fizyki, ma osobny artykuł, choć poniższy wspomina o podstawowych odkryciach astrofizycznych.
Zaczątki tej dyscypliny można umieszczać w prehistorii – istniała wtedy astronomia, która była źródłem odkryć w fizyce, a w czasach nowożytnych zaczęła być uznawana za jej dział. Początki fizyki rozumianej ściśle (wąsko) można umieścić w starożytnej Grecji, gdzie zbudowano podstawy mechaniki, akustyki, magnetyzmu i optyki; ostatnie dwie dziedziny można wiązać z wydzieloną później fizyką materii skondensowanej. Badania te rozwinięto w średniowieczu (na Dalekim Wschodzie, (Chiny, Indie), na Bliskim Wschodzie (Imperium Bizantyjskie, kraje islamskie) i ówczesnej Europie. W wieku XVII Izaak Newton stworzył pierwszą teorię fizyczną i odpowiedni aparat matematyczny. Nastąpiła rewolucja naukowa, która bardzo przyspieszyła rozwój fizyki, od tego czasu nieprzerwany. Oprócz kontynuacji dotychczasowych dziedzin pojawiły się też nowe jak termodynamika, a w XIX wieku zalążki fizyki molekularnej i atomowej. W wieku XX te dwie dziedziny nabrały samodzielności, teoretycznych podstaw w postaci fizyki kwantowej oraz pojawiły się badania subatomowe – jąder i cząstek elementarnych. Z drugiej strony wiek XX przyniósł też fizyczne metody w kosmologii – spójne, ścisłe i sprawdzalne modele całości obserwowalnego Wszechświata. Było to możliwe dzięki stworzeniu teorii względności – dzieło Alberta Einsteina poprawiło modele mechaniki i ciążenia opracowane przez Isaaca Newtona w wieku XVII. W trzecim tysiącleciu naszej ery fizyka rozwija się na swoich wszystkich frontach.
Rozwój fizyki jest sprzężony z rozwojem innych nauk oraz techniki. Fizyka nowożytna umożliwiła rozwój budownictwa, inżynierii mechanicznej (maszynoznawstwa) i balistyki oraz stworzenie nowych technologii jak aeronautyka, astronautyka, fotografia, fonografia, elektrotechnika, telekomunikacja, energetyka, radiotechnika, elektronika i właściwa, oparta na niej informatyka, początkowo rozwijana właśnie na potrzeby obliczeń w fizyce. Z dorobku fizyków skorzystały też medycyna, wszystkie inne nauki przyrodnicze oraz niektóre społeczne: astronomia została zrewolucjonizowana przez teleskopię, spektroskopię i stała się obserwacyjną częścią astrofizyki; meteorologia i klimatologia zostały dziedzinami fizyki atmosfery, a sejsmologia – inną dziedziną geofizyki; fizyka atomowo-molekularna stała się fundamentem chemii, wyjaśniając wiele z jej wcześniejszych wyników; mikroskopia i badania biofizyczne, np. budowy makromolekuł, zrewolucjonizowały nauki o życiu – odkrycie struktury DNA było przełomem w genetyce; z osiągnięć fizyki jak datowanie izotopowe skorzystały też geologia, archeologia i kryminalistyka (technika śledcza); ekonomia skorzystała z metod mechaniki statystycznej – tak powstała ekonofizyka.
Rozwój fizyki decydował o wynikach wojen – II wojna światowa została ostatecznie rozstrzygnięta użyciem broni jądrowej przez USA w Japonii. Wpływy fizyki sięgają też filozofii, debat światopoglądowych, sztuki i popkultury. Z drugiej strony postępy fizyki nie byłyby możliwe bez użycia coraz nowszych urządzeń ani metod matematycznych, a w genezie niektórych koncepcji – jak zasada Macha – odgrywają rolę inspiracje filozoficzne.
Od czasów nowożytnych liczba fizyków, ich publikacji, czasopism badawczych i stowarzyszeń rośnie o rzędy wielkości, a udział w tym procesie objął większość świata. Od XVIII wieku ustanowiono dziesiątki nagród naukowych, w tym niektóre specjalnie dla fizyków, jak Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki czy Medal Newtona.
Starożytność mały|Archimedes w czasie kąpieli odkrywa prawo wyporu – rycina z XVI wieku.
Najważniejsze postępy Tales z Miletu opisał magnes; Pitagorejczycy wierzyli w ruch Ziemi, co wiązało się z założeniem względności ruchu i spoczynku; Demokryt przewidział ziarnistość materii – spekulował o obiektach, które nazwał atomami, choć jego rozumienie tego terminu odpowiadało raczej cząstkom elementarnym; Arystoteles zbudował system filozoficzny, którego elementy można zaliczyć do mechaniki. W tych aspektach był on w większości błędny, jednak to na jego gruncie zbudowano późniejsze, poprawne koncepcje; Euklides podał prawo odbicia światła; Archimedes opisał podstawy hydrostatyki i działanie maszyn prostych; Heron z Aleksandrii wyjaśnił prawo odbicia zasadą najkrótszego czasu (zasada Fermata).
Uczeni presokratejscy Filozofia przyrody była pierwszym obszarem rozważań filozoficznych w starożytnej Grecji. Jest ona prekursorką nowożytnej nauki, która się z niej wyodrębniła i uniezależniła.
Początkowo filozofia przyrody zajmowała się wszystkimi zagadnieniami współczesnej nauki, rozpatrywanymi jednak najczęściej metodami filozoficznymi. Filozofia, rozumiana jako umiłowanie mądrości, wiązała się z dążeniem do zrozumienia funkcjonowania wszechświata. Miała ona wtedy jednak charakter spekulatywny i brakowało w niej rozwiniętej metodologii badań i rygoryzmu obserwacji. Stopniowo jednak empiryczne badanie rzeczywistości materialnej wyodrębniało się z głównego nurtu badań filozoficznych. W XVII w. nastąpiło rozdzielenie filozofii i nauki.
Problem podstawowej struktury fizycznej rzeczywistości był głównym przedmiotem zainteresowania przedsokratejskich filozofów starożytnej Grecji. Filozofowie ci podjęli pierwsze niemitologiczne, racjonalne próby wyjaśnienia natury (physis), kładąc podwaliny pod filozofię i naukę europejską. Problemy i idee postawione przez przedsokratejskich filozofów przyrody były inspiracją i istotnym punktem odniesienia dla badaczy przyrody aż do powstania nowożytnej nauki. Były jednak wyjątki: np. w III wieku p.n.e. Archimedes podał wiele poprawnych ilościowych opisów z zakresu mechaniki i hydrostatyki.
Pierwszą grupą filozofów byli tzw. jońscy filozofowie przyrody (m.in. Tales z Miletu, Anaksymander, Anaksymenes, Heraklit, Anaksagoras). Dążyli oni do wyjaśnienia rzeczywistości poprzez znalezienie jej najbardziej podstawowej zasady (arché), przenikającej całość rzeczywistości. Różni filozofowie w czym innym upatrywali tę podstawową zasadę: Tales w wodzie, Anaksymander w bezkresie (apeiron), Heraklit w ogniu, natomiast Anaksymenes w powietrzu. Bardzo wpływowa była filozofia Heraklita, uznającego zmianę za podstawową zasadę rządzącą rzeczywistością.
W południowej Italii Pitagoras skupił wokół siebie grono uczniów, nauczając o matematycznej strukturze rzeczywistości. Zasadą podstawową była dla nich liczba, która stanowiła element rzeczy. Dzięki temu pitagorejczycy bardzo rozwinęli badania matematyczne.
Istotne znaczenie dla starożytnej metafizyki miała też działalność eleatów. Negowali oni możliwość ruchu i wielości. Był to dla nich jedynie pozór, a prawdziwa rzeczywistość była według nich niezmienną jednością.
Ostatnią z ważnych szkół byli atomiści (Leukippos, Demokryt) głoszący materialny charakter rzeczywistości, składającej się z małych i niepodzielnych elementów nazwanych przez nich atomami. Wielu filozofów przyjmowało istnienie wielu zasad podstawowych (stanowisko pluralistyczne), lub łączyło ze sobą twierdzenia wielu szkół w niespójną całość (eklektyzm). Szczególnie wpływowa była pluralistyczna myśl Empedoklesa, twórcy koncepcji czterech elementów (żywiołów): wody, ognia, powietrza i ziemi, łącząca koncepcje Talesa, Anaksymenesa, Heraklita i Ksenofanesa. Elementy są "pierwotne i jakościowo niezmienne". Mogą się ze sobą łączyć w sposób mechaniczny, tworząc wielość i różnorodność rzeczy we wszechświecie. Koncepcja czterech żywiołów Empedoklesa (zmodyfikowana następnie przez Arystotelesa poprzez dodanie piątego elementu: eteru), pozostała bardzo wpływowa aż do XVI w.
Uczeni postsokratejscy Najbardziej wpływowym badaczem przyrody w starożytności był Arystoteles, którego koncepcje zdominowały przyrodoznawstwo aż do XVI w. Obok szeregu obserwacji szczegółowych Arystoteles stworzył rozbudowany system zawierający koncepcje dotyczące ruchu i zmiany, czasu, przestrzeni, budowy materii i kosmologii. Zawarł je w wielu pismach, z których podstawowym jest Fizyka.
Średniowiecze mały|Fragment dzieła De iride Teodoryka z Freibergu (XIII–XIV w.)
Wraz z końcem starożytności i rozpowszechnieniem chrześcijaństwa, początkowo niechętnego czy wrogiego filozofii, większość pism przyrodoznawczych została na Zachodzie zapomniana. Zostały przechowane przez filozofów bizantyńskich, muzułmańskich i żydowskich. Uczeni ci rozwinęli znacznie wiele dziedzin, m.in. kosmologię.
W VI wieku Jan Filopon zakwestionował fizykę Arystotelesa, pisząc m.in. o spadaniu ciał – przewidział tak słabą zasadę równoważności.
Od XII wieku, w zachodniej Europie na nowo odkryto pisma Arystotelesa, co zaowocowało rozwojem filozofii przyrody. Z problematyki fizycznej, najszerzej dyskutowanymi kwestiami były problem struktury bytu i jego podstawowych elementów, problematyka kosmologiczna (miejsce Ziemi we wszechświecie), problem wieczności świata i charakteru czasu, problem ruchu i jego przyczyn oraz problem próżni (możliwość lub niemożliwość jej istnienia).
Dojrzałe średniowiecze to też okres rozwoju optyki. Badania w tej dziedzinie prowadzili Robert Grosseteste, jego uczeń Roger Bacon, Witelon oraz Teodoryk z Fryburga.
Pewnnych odkryć na temat magnetyzmu dokonał Petrus Peregrinus (Pierre de Maricourt).
Pod koniec średniowiecza rozwój przyrodoznawstwa zaczął prowadzić do kształtowania się nauki we współczesnym sensie tego słowa. Arystotelizm, metoda scholastyczna i autorytet Kościoła zaczęły być stopniowo przeszkodą w poszerzaniu wiedzy o świecie.
Wczesna nowożytność Główne odkrycia mały|300px|Isaac Newton wykonujący swoje „doświadczenie krzyżowe” (łac. experimentum crucis) z dwoma pryzmatami
Epoka renesansu była dla fizyki przejściowa: dawne koncepcje sąsiadowały z nowymi odkryciami i stopniowym wypracowywaniem nowożytnej metody naukowej opartej na eksperymencie i indukcji. Szczególne zasługi na tym polu miał Francis Bacon. W XVII wieku system filozoficzny Arystotelesa zaczął być wypierany przez ten Kartezjusza, a później przez koncepcje Isaaca Newtona odbiegające jeszcze bardziej od fizyki scholastycznej.
W wiekach od XVI do XVIII rozwinięto wszystkie istniejące dziedziny fizyki oraz stworzono nową – termodynamikę: ukształtowano mechanikę klasyczną (Izaak Newton). Znaczny wkład mieli także prekursorzy: Simon Stevin, który pod koniec XVI wieku obserwacyjnie zakwestionował mechanikę Arystotelesa. Badał między innymi równię pochyłą, spadek swobodny i sformułował dla niego słabą zasadę równoważności; Galileusz, który zajmował się podobnymi zagadnieniami, co Stevin, a swoje zdanie argumentował także za pomocą eksperymentów myślowych. Opracował też prototypy zasady bezwładności, zasady względności i prawo izochronizmu wahadła; postawił również problem brachistochrony, który rozwiązało potem niezależnie kilku matematyków. Rozważał też wpływ sił bezwładności na spadanie ciał, mający dowodzić ruchu obrotowego Ziemi; Kartezjusz, który jako pierwszy postulował zasadę bezwładności nazwaną potem I zasadą dynamiki; Christiaan Huygens, który podał ilościowy model wahadła; udoskonalił również zegar wahadłowy dzięki odkryciu, że cykloida ma właściwość tautochrony, tj. czas staczania się po niej nie zależy od miejsca startowego. Huygens podał również wzór na siłę dośrodkową;