دید کلی

فیزیک طرح مفاهیم و قوانینی است که ما را در درک جهان یاری می‌دهند، قوانین فیزیک ساخته ذهن بشر و تابع تمام محدودیتهای بشرند. این قوانین الزاما ثابت تغییر ناپذیر یا برای تمام زمانها خوب نیستند و طبیعت نیز ملزم به پیروی از آنها نیست. 

قانون فیزیکی

• یک قانون فیزیکی بیانی است معمولا به زبان فشرده و دقیق ریاضی از رابطه بین کمیات فیزیک که با تکرار آزمایش بدست می‌آید و از یک نظم دائمی در رفتار دنیای فیزیک حکایت دارد.
  
  
• یک قانون فیزیکی خوب دارای بیشترین عمومیت ، سادگی و دقت ممکن است که ملاک نهایی یک قانون فیزیکی موفق ، چگونگی دقت آن در پیشگویی نتایج حاصل از آزمایشهاست.
  
  
• به عنوان مثال چنان به صحت قانون گرانش عمومی اطمینان داریم که با قاطعیت تقریبا کامل می‌گوییم که هر گاه شتاب گرانش در سطح مریخ اندازه گیری شود، نتیجه خیلی نزدیک 3.6 متر بر مجذور ثانیه خواهد بود. می‌گوییم با قطعیت تقریبا کامل ، زیرا هنگامی که از یک قانون به گستره اعتبار آزمایش نشده آن برون یابی می‌کنیم ممکن است نتایجی را که با آزمایشهای بعدی ناسازگارند پیشگویی کند.

تکامل فیزیک

با رشد فیزیک بعضی نظریه‌ها و قوانین پیشین نسبت به پدیده‌هایی که این نظریه‌ها و قوانین برای آنها آزمایش نشده بودند ، نارسا تشخیص داده شدند.این نظریه‌ها و قوانین بوسیله نظریه‌ها و قوانین عامتر و فراگیرنده‌تری که پدیده‌های نوین را به همان خوبی پدیده‌های قدیمی توصیف می‌کردند، کنار گذاشته شدند. 

تقسیم بندی فیزیک بر اساس سطح پدیده‌های مشاهده شده

• فیزیک کلاسیک
• فیزیک نسبیت
• فیزیک کوانتومی
• فیزیک کوانتومی نسبیتی
• فیزیک کلاسیک درباره اجسامی با اندازه‌های معمولی که با سرعتهای معمولی حرکت می‌کنند، گفتگو می‌کند و مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس (از جمله نظریه نور) را در بر می‌گیرد.
  
  
• برای اجسامی که سرعت آنها نزدیک سرعت نور است فیزیک کلاسیک جای خود را به فیزیک نسبیت می‌دهد.
  
  
• در مورد اجسامی که ابعاد آنها تقریبا آنگسترومی ، ابعاد اتمی است (تقریبا اندازه یک اتم) باید فیزیک کوانتومی جایگزین فیزیک کلاسیک شود.
  
  
• برای ابعاد زیر اتمی و سرعتهای نزدیک به سرعت نور ، سرعت فرین نسبیتی تنها فیزیک کوانتومی نسبیتی می‌تواند مناسب باشد.
  
  
• حد و مرز این نظریه‌های فیزیکی مشخص نیست، در حقیقت نظریه‌ها باهم تلاقی می‌کنند.
  
  
• فیزیک کوانتومی نسبیتی فرا گیرنده ترین و کامل ترین ساختار نظری فیزیک روز است. در ابعاد حدود ^14-10 متر (تقریبا به اندازه هسته اتم یا یک فرمی) پدیده‌های مختلف و گیج کننده‌ای ظاهر می‌شوند. در حال حاضر این پدیده‌ها تا حدودی درک شده‌اند.

ساختارهای ریز

درک ما از ساختار اتمی و هسته‌ای بر دو مفهوم بر جسته فیزیک نوین یعنی نظریه نسبیت و نظریه کوانتومی مبتنی است. این نظریه‌ها هر دو در آغاز این قرن زمانی که برای نخستین بار با پیشرفت فنون آزمایش امکان مطالعه پدیده‌هایی با ابعاد کوچک و با سرعت زیاد فراهم شد پایه گذاری شدند. 

ابزاربررسی فیزیک نوین

پس از مرور برخی جنبه‌های مهم فیزیک کلاسیک نظریه‌های نسبیت و کوانتومی را دنبال می‌کنیم و آنها را برای تحلیل ساختار اتمی و هسته‌ای بکار می‌بریم. وضعیتهایی را می‌بینیم که در آنها بعضی مفاهیم آشنای فیزیک قابل استفاده نیستند، وضعیتهایی که در آنها فیزیک کلاسیک غلط محض است. آیا این بدین معنی است که تمام اوقات و انرژیهایی که برای مطالعه فیزیک کلاسیک مقدماتی صرف شده به هدر رفته است و باید آنها را هم با نسبیت و نظریه‌های کوانتومی آغاز کرد؟ نه هرگز چنین نیست! نتایج تمام آزمایشها ، هر چند دور از تجربه عادی ما ، سرانجام باید بر حسب عبارتهای کلاسیکی یعنی بر حسب مفاهیم کلاسیکی اندازه حرکت ، انرژی ، مکان و زمان بیان شوند. به علاوه بسیاری از مفاهیم و قوانین فیزیک کلاسیک به فیزیک نوین منتقل شده‌اند.