Dall'antichità al Medioevo

Dal VI secolo a.C. i filosofi greci avevano iniziato ad indagare sulla natura come oggetto fisico, e i Pitagorici furono i primi a collegare i numeri a i fenomeni naturali. Con Aristotele (382-322 a.C.) apparve la prima trattazione fisica: nella concezione aristotelica il mondo era costituito da quattro elementi fondamentali (fuoco, acqua, aria e terra) ed ogni elemento tendeva a cercare il suo luogo naturale. La Terra era il centro immobile dell'universo e tutti i corpi celesti le ruotavano intorno, inoltre la Terra occupava il luogo più in basso, quindi era naturale che un corpo pesante lasciato libero cadesse in terra. Il periodo alessandrino vide lo sviluppo di ricerche specifiche, e tra gli altri Archimede di Siracusa (287-212 a.C.) formulò le prime leggi della statica e dell'idrostatica. Nel medioevo gli arabi proseguirono le ricerche iniziate dei greci, mentre in occidente le idee aristoteliche riprese dai teologi cristiani diventarono precetti quasi dogmatici.

Il Cinquecento e il Seicento: la meccanica e l'ottica

Alcuni studiosi medievali avevano tentato di descrivere il moto di caduta di un grave, ma solo Galileo Galilei (1564-1642) con i suoi esperimenti superò la fenomenologia aristotelica e divenne il fondatore della dinamica moderna: studiando gli oggetti in movimento giunse a formulare il principio di inerzia e la legge di caduta dei gravi. Contemporaneamente, dopo che Niccolò Copernico (1473-1543) aveva affermato che la Terra ruota intorno al Sole e lo stesso Galileo aveva utilizzato il cannocchiale per esplorare il cielo, Johannes Kepler (1571-1630), adattando al modello copernicano i dati sui moti dei pianeti, scoprì che questi si muovono in orbite ellittiche con periodi proporzionali alla distanza dal Sole. Nel Seicento William Gilbert (1544-1603) osservò che oltre all'ambra altri corpi sfregati hanno proprietà elettriche e fu il primo a studiare il magnetismo.

Isaac Newton (1642-1727) formulò nel 1687 la legge della gravitazione universale e le tre leggi della meccanica, descrivendo contemporaneamente i fenomeni naturali osservati nel cielo e nella terra in un'unica teoria che costituisce il fondamento della meccanica classica. Newton fece importanti scoperte di ottica e la sua teoria corpuscolare della luce prevalse sulla teoria ondulatoria formulata da Christiaan Huygens (1629-1695). Nel frattempo grazie a Evangelista Torricelli (1608-1647), Blaise Pascal (1623-1662) e Robert Boyle (1627-1691) erano iniziate le ricerche e gli studi sul comportamento di fluidi e gas. Nel Settecento Leonhard Euler (1707-1783) e Luigi Lagrange (1736-1813) svilupparono i metodi matematici della meccanica analitica (o razionale), e a fine secolo iniziarono gli studi sul calore e sull'elettricità: Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) oltre a studiare per primo l'attrito formulò la legge fondamentale dell'elettrostatica.

L'Ottocento: la termodinamica e l'elettromagnetismo

Nell'Ottocento Thomas Young (1773-1829) e Augustin Fresnel (1788-1827) fecero prevalere la teoria ondulatoria della luce e con i lavori di Sadi Carnot (1796-1832), James Joule (1818-1889), Rudolf Clausius (1822-1888) e Lord Kelvin (1824-1907) venne fondata la termodinamica moderna. Hermann von Helmoltz (1821-1894) stabilì nel 1847 il principio di conservazione dell'energia e con Ludwig Boltzmann (1844-1906) la teoria cinetica dei gas venne sviluppata su base statistica.

Ma nel corso del secolo i maggiori progressi avvennero nel campo dell'elettrodinamica e del magnetismo: Alessandro Volta (1745-1827) con l'invenzione della la pila aveva dimostrato che era possibile produrre elettricità mediante processi chimici, Hans Christian Oersted (1777-1851) e André-Marie Ampère (1775-1836) studiarono l'effetto magnetico della corrente elettrica, e infine Michael Faraday (1791-1867) scoprì l'induzione elettromagnetica e introdusse scontrandosi con i fisici tradizionalisti i concetti di campo e linee di forza. Le idee di Faraday ispirarono  James Maxwell (1831-1879), che nel suo trattato del 1873 formulò la la teoria elettromagnetica della luce, che unificava l'ottica e l'elettromagnetismo: la corrispondenza tra onde luminose e onde elettromagnetiche verrà verificata sperimentalmente da Heinrich Hertz (1857-1894).

Il Novecento: la nascita della fisica moderna

All'inizio del Novecento, quando molti scienziati credevano che la fisica fosse giunta ai suoi limiti estremi, ci si accorse che le teorie elettromagnetiche, la fisica atomica e altri fenomeni quali la radioattività non si accordavano con la meccanica classica. Nacquero così  la teoria della relatività di Albert Eistein (1879-1955), che avrebbe rivoluzionato il concetto di spazio e di tempo, e la teoria dei quanti di Max Planck (1858-1947). Quest'ultima ispirò il modello atomico di Niels Bohr (1885-1662) e la meccanica quantistica di Werner Heisenberg (1901-1976), Erwin Schrödinger (1887-1961) e Paul Dirac (1902-1984), che previde nella sua teoria l'esistenza dell'antimateria.

La fisica atomica progredì nel corso del secolo con la scoperta della fissione nucleare da parte di Enrico Fermi (1901-1954) e con lo studio delle interazioni forti e deboli, che con la gravitazione e l'elettromagnetismo costituiscono le quattro forze fondamentali della natura. La costruzione di acceleratori di particelle ad alta energia ha permesso di scoprire nuove particelle subatomiche e di indagare sempre più a fondo sui costituenti ultimi della materia, mentre gli sviluppi più recenti della fisica (fisica dello stato solido, superconduttività, astrofisica, fisica quantistica) evidenziano la complessità del mondo che ci circonda.