thumb|Egy Newton-inga
A fizika (az ógörög φύσις physis szóból, jelentése „természet”) a tudomány egyik alapvető ága. Vizsgálatának elsődleges tárgya az anyag és az energia. A fizika bizonyos felfogásban a legrégebbi és legalapvetőbb akadémiai tevékenység, felfedezései gyakran a természettudományokon keresztül találnak alkalmazást, hiszen az anyag és az energia a természeti világ alapvető jelenségei. Más tudományokra általában jellemző, hogy témakörük a fizikáéhoz képest korlátozottabb. Egyes tudományterületek önálló tudományággá válásuk előtt az általános fizikai tudományok témakörébe estek. Ma a fizika leegyszerűsítve klasszikus fizikára és modern fizikára bontható.
Ókori története A ma ismert fizika alapvető elemei elsődlegesen a csillagászat, a fénytan és a mechanika területéről származnak, melyeket az ókorban a geometria tanulmányozása hajtotta. Ezen területek matematikai eszköztára az ókori babilóniaiaknak és a hellenizmus egyes tudósainak köszönhetők, többek között Arkhimédész és Ptolemaiosz munkájának. Az ókori filozófia – beleértve azt, amit ezen belül fizikának hívtak – emellett a természet olyan elvont ideákon keresztüli magyarázatára összpontosított, mint Arisztotelész négyfajta okozata.
Ókori Görögország thumb|upright|left|Arisztotelész (i. e. 384–322) A természet racionális megértése felé történő elmozdulás kezdete Görögországban a preszókratikus filozófusokkal a poliszok korára (i. e. 650–480) tehető. A filozófus Thalész (i. e. 7. és 6. század) elutasította a természeti jelenségek különböző természetfeletti, vallási és mitológiai magyarázatainak elfogadását, azt hirdette, hogy minden eseménynek természeti oka van. Ezen vélekedés miatt nevezik őt a „tudomány atyjának”."Ez az eltolódás az egyházi magyarázatoktól a tudományosak felé jelezte a tudományos módszertan kezdetét." Singer, C., A Short History of Science to the 19th Century, Streeter Press, 2008, p. 35. Thalész több fontos eredménye járult hozzá a fizika fejlődéséhez. I. e. 580-ban a vizet javasolta alapelemnek (görögül: őselem, arche), kísérletezett a mágnesek és a megdörzsölt borostyán közti vonzással, és kialakította az első fennmaradt, tudományos igényű kozmológiai rendszert.
Anaximandrosz, aki az ős-evolúciós elméletéről híres, vitatta Thalész elképzeléseit az ősanyagra vonatkozóan: víz helyett az apeiron nevű összetevőt javasolta minden anyag építőkövének. I. e. 500 körül az Epheszoszi Hérakleitosz azt javasolta, hogy a világegyetemet uraló egyetlen alapvető törvény a változás elve legyen, mely szerint semmi sem maradhat meg ugyanabban az állapotában a végtelenségig. Ezen megfigyelése miatt tekintjük őt az ókori fizikusok közt az elsőnek, aki foglalkozott az idő szerepével a világegyetemben. Ez az elgondolás és az idő természete napjaink fizikájának is kulcsfontosságú témája. Leukipposz az i. e. 5. század első felében felszólalt az ellen, hogy a világegyetem sorsát alapvetően közvetlen isteni beavatkozás formálja. Nézete szerint a természeti jelenségeknek valójában természeti okuk van. Leukipposz és tanítványa, Démokritosz voltak az elsők, akik kidolgozták a görög atomizmus elméletét. Ennek fontos gondolata, hogy minden anyagi tárgy teljes egészében atomokból épül fel, mely atomok elpusztíthatatlan, oszthatatlan anyagi alapegységek, elemek.
Görögországban a klasszikus (i. e. 6–4. század) és a hellenisztikus korban a természetfilozófia fejlődése következtében a fizika újszerű tudományterülete élénk tudományos érdeklődés középpontjába került. Platón egyik tanítványa, Arisztotelész (i. e. 384–322) azt az elképzelést hirdette, hogy a fizikai jelenségek megfigyelése végső soron az őket irányító természeti törvények felfedezéséhez vezethet. Ez egyfajta empirikus felfogás, mely ma is fontos része a fizikai modellalkotás folyamatának. Arisztotelész szerteágazó tudományos írásai többek között fizikával, metafizikával, költészettel, színházzal, zenével, logikával, retorikával, nyelvészettel, politikával, kormányzással, etikával, biológiával és állattannal kapcsolatosak. A 4. században ő írta az első könyvet, ami a vizsgálat eme tárgyára fizikaként hivatkozik: ezt tekinthetjük az ún. arisztotelészi fizikai rendszer kiindulópontjának. Munkáiban a négy elem elméletével magyarázta az olyan fizikai jelenségeket, mint a mozgás és a gravitáció. Hite szerint minden anyag az éterből áll, vagy a négy elem: a föld, a víz, a levegő és a tűz valamiféle kombinációjából. Elképzelése szerint ez a négy földi elem képes az egymás közti átalakulásra, melynek mozgatóereje az, hogy ezek az elemek „természetes helyük” felé haladjanak. Így például a kő esése afelé hat, hogy az anyagát képező föld a világegyetem középpontja felé közeledhessen, míg például a tűz lobogása felfelé, a világ pereme felé törekszik. Az arisztotelészi fizika rendkívül népszerű lett a középkori Európában, áthatva évszázadok tudományos felfogását. Az elképzelések tényleges felülvizsgálata egészen Galileo Galilei és Isaac Newton koráig váratott magára.
Már a korai klasszikus Görögországban általános volt az a nézet, hogy a Föld gömb alakú. Eratoszthenész Pentatlosz (i. e. 276–194) egy i. e. 240 körül végzett úttörő kísérletében megbecsülte bolygónk kerületét. Mivel a kerületet stadionokban adta meg, mérésének pontossága ma nehezen értelmezhető, de 10-15%-ra tehető, mely korának lehetőségeit ismerve nagyszerű szellemi teljesítménynek nevezhető. Arisztotelész geocentrikus nézetével szemben a Szamoszi Arisztarkhosz (i. e. 310 k. – i. e. 230 k.) határozott érvet mutatott fel a Naprendszer heliocentrikus modelljére, azaz a Napot helyezte a rendszer közepébe a Föld helyett. Arisztarkhosz heliocentrikus elméletének egyik követője, Szeleukiai Szeleukusz azt állította, hogy a Föld a saját tengelye körül forog, amely tengely viszont a Nap körül kering. Habár érvelésének részleteit nem ismerjük, Plutarkhosz állítása nyomán Szeleukuszt tartják az elsőnek, aki a heliocentrikus rendszert magyarázattal bizonyította.
thumb|Arkhimédész ókori görög matematikus híres a áramlástani és a felhajtóerőről szóló gondolatairól
Az i. e. 3. században szürakuszai Arkhimédész ( (i. e. 287–212) görög matematikus lefektette az hidrosztatika, illetve a statika alapjait és leírta az emelő, mint egyszerű gép matematikai megfogalmazásának elvét. Kifejlesztett egy kifinomult csigarendszert is, amivel nagy tárgyakat lehetett mozgatni minimális erőkifejtéssel. Létrehozott egy vízemelő csavart, mely a ma is használt hidrológiai szemléletet tükrözte. Az általa kifejlesztett harci gép segítette távol tartani a Rómaiak seregeit az első pun háború idején. I. e. 250 körül írott Az úszó testekről című munkájában Arkhimédész leírta a felhajtóerő törvényét, melyet ma Arkhimédész törvénye néven is ismerünk és alkalmazunk. Arkhimédész vitatta Arisztotelész metafizikai érveit. Matematikai elvre épülő találmányaival rámutatott, hogy nem lehet szétválasztani a matematikát és a természeti törvényeket. De nem állt meg a matematika alkalmazásánál, utóbbiban is maradandót alkotott: egy parabolagörbe alatti területet sokszögesítéssel és végtelen sorösszeg kiszámolásával számolta ki, igen jó közelítést adott a pí értékére, megalkotta a nevét is viselő spirálgörbét, meghatározta a forgástestek térfogatának képletét, és alkotott egy elmés rendszert a nagyon nagy számok kifejezésére. Szintén ő fogalmazta meg a mechanikában az egyensúlyi állapot és a tömegközéppont koncepcióját, melyek később Galilei és Newton munkájára is nagy hatással voltak.
Hipparkhosz (i. e. 190–210) a csillagászatra és a matematikára összpontosított. Kifinomult geometriai okfejtéssel magyarázta a csillagok és a bolygók mozgását, illetve sikeresen jósolta meg napfogyatkozások idejét. Ezen kívül megfigyeléseket és számításokat végzett a Nap és a Hold Földtől való távolságának meghatározására. Ehhez sikerrel javított az akkor használt csillagászati eszközök pontosságán.
Klaudiosz Ptolemaiosz (i. sz. 90–168) korának híres fizikusa és egyik vezető gondolkodója volt a Római Birodalomban. Számos tudományos értekezés szerzője volt, melyek közül legalább három a későbbiekben fontos viszonyítási ponttá vált az iszlám és európai tudomány számára. Az első a manapság Almagest (görögül, Ἡ Μεγάλη Σύνταξις, „A nagy értekezés”, eredetileg Μαθηματικὴ Σύνταξις, „Matematikai értekezés”) néven ismert csillagászati értekezés. A második a Geográfia, amely a görög-római világ földrajzi tudásának alapos leírása.
Az ókori világ legtöbb összegyűjtött tudása elveszett. Még az ismertebb gondolkodók műveiből is csak pár töredék maradt fenn. Bár legalább tizennégy könyvet írt, szinte semmi sem maradt fenn Hipparkhosz közvetlen munkáiból. Az arisztoteliánusok állítólagos 150 munkáiból csak 30 van meg, és ezek közül is egyesek „nem sokkal többek, mint előadásjegyzetek”.
India és Kína thumb|A hindu-arab számrendszer. Asóka rendeleteinek (i. e. 3. század) felirata bemutatja ezt a számrendszert, amelyet a birodalmi Maurják használtak.
Európa mellett az ókori Kína és India is gazdag fizikai és matematikai hagyományokkal büszkélkedhet.
Az indiai filozófiában Maharishi Kanada volt az első, aki i. e. 200 körül az atomizmus elméletéhez hasonló rendszert alkotott, bár egyes szerzők őt egy korábbi korszakba, az i. e. 6. századba helyezték. Az ő munkájára alapozták később az elképzeléseiket a buddhista atomisták, például Dharmakírti és Dignága.
left|thumb|150x150px|A 11. századi kínai polihisztor, Su Song csillagtérképei a legrégebbi, napjainkban fennmaradt fanyomatos csillagtérképek. Ez például, 1092-ből, hengeres projekciót alkalmaz.
Pakudha Kaccsájana i. e. 6. századi indiai filozófus és kortársa, Gautama Sziddhártha szintén atomokból álló anyagi világról értekeztek. Vélekedésük szerint az éteren kívül a többi elem fizikailag érzékelhető, ezért ezek az anyag apró részecskéiből állnak. A legapróbb ilyen anyagi részecskéket, melyeket már nem lehet tovább osztani, Parmanunak nevezték, melyet elpusztíthatatlannak, örökkévalónak tekintettek. A buddhisták az atomot a puszta szemmel nem látható parányi objektumoknak gondolták, amelyek egy pillanat alatt keletkeznek és tűnnek el. A Vaisheshika-iskola filozófusai vélekedése szerint az atom egy puszta pont a térben. Szintén ez az iskola írta le először a mozgás és a ható erő közti kapcsolatot. Az atomról szóló indiai elméletek általában elvontak és filozófiával átszőttek, mivel a logikán alapulnak és nem személyes tapasztaláson vagy kísérleteken. Az indiai csillagászatban Árjabhata Árjabhatíja (i. sz. 499) című munkájában kifejtette a Föld forgásáról szóló elképzelését. Nilakantha Somayaji, a keralai csillagászati és matematikai iskola képviselője a Tycho-féle rendszerre hasonlító fél-heliocentrikus modellt javasolt.
Az ókori Kínában a mágnesség tanulmányozása az i. e. 4. századra vezethető vissza (lásd az Ördög-völgy urának könyvében).Li Shu-hua, "Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole", Isis, Vol. 45, No. 2. (Jul., 1954), p. 175 Ehhez a területhez a kínai tudósok közül a polihisztor államférfi, Shen Kuo (1031-1095) járult hozzá a legtöbbet. Ő írta le először a navigációhoz használt mágnestűs iránytű működését, és kialakította a valódi észak koncepcióját. A fénytanban Shen Kuo önállóan kifejlesztette a camera obscurát.
Iszlám világ thumb|left|Ibn al-Haytham ("Alhazen")(965 k.–1040 k.)|179x179px A 7–15. században tudományos fejlődés ment végbe a muzulmán világban. Sok klasszikus Indiai, Asszíriai, szászánida (perzsa) és görög mű arab nyelvű fordítása készült el, Arisztotelész műveivel együtt. Az Avicennaként ismert Ibn Szína (980–1037) buharai (napjainkban Üzbegisztán) polihisztor több fontos eredményt tudott felmutatni a fizika, az optika, a filozófia és az orvoslás területén. Az orvostudomány kánonja című írása a legjelentősebb, melyet Európában egészen az 1600-as évekig használtak az orvostanhallgatók oktatásában.