Fizik, evrenin temel yasalarını ve maddenin, enerjinin davranışlarını inceleyen bir doğa bilimidir. Bu geniş alan, çalışma konularına göre birçok alt dala ayrılmıştır. Her bir alt dal, fiziğin belirli bir yönüne odaklanır.
Mekanik, hareketi ve dengede duran cisimleri inceleyen en temel fizik dalıdır. Kuvvet, hareket, enerji ve momentum gibi kavramlar bu dalın konusudur. Kendi içinde iki ana bölüme ayrılır:
Bu dal, elektrik yükleri, elektrik akımı, elektrik alanı, manyetik alan ve elektromanyetik dalgaların özelliklerini ve birbirleriyle olan etkileşimlerini inceler. Cep telefonlarından elektrik şebekelerine kadar birçok teknolojinin temelini oluşturur.
Termodinamik, ısı, sıcaklık, iş ve enerji dönüşümleri ile ilgilenir. Enerjinin korunumu, entropi ve ısı transferi gibi konuları kapsar. "Termodinamiğin yasaları" olarak bilinen dört temel yasa üzerine kuruludur.
Optik, ışığın doğasını ve maddeyle etkileşimini inceleyen daldır. Işığın davranışını, yansıma, kırılma, girişim ve kırınım gibi olaylar çerçevesinde ele alır. Mercekler, prizmalar, mikroskoplar ve teleskoplar optiğin uygulama alanlarıdır.
Bu dal, atomların ve moleküllerin yapısını, enerji düzeylerini ve birbirleriyle olan etkileşimlerini inceler. Atomik spektrumlar, kimyasal bağlar ve lazerler bu alanın önemli konularındandır.
Nükleer fizik, atom çekirdeğinin yapısını, kararlılığını, radyoaktiviteyi ve nükleer reaksiyonları (fisyon ve füzyon) konu edinir. Nükleer enerji santralleri ve tıbbi görüntüleme cihazları bu bilginin uygulandığı alanlardır.
Katı hal fiziği, katı maddelerin (özellikle kristal yapıdaki maddelerin) fiziksel özelliklerini inceler. İletkenlik, yarı iletkenler ve süperiletkenlik gibi konular bu dalın kapsamına girer. Transistör ve bilgisayar çiplerinin geliştirilmesi bu dal sayesinde mümkün olmuştur.
Bu dal, maddenin en temel yapı taşlarını ve aralarındaki etkileşimleri anlamaya çalışır. Kuarklar, leptonlar ve kuvvet taşıyıcı bozonlar (Higgs bozonu gibi) gibi temel parçacıkları, parçacık hızlandırıcılarda yapılan deneylerle inceler.
Astrofizik, gök cisimlerinin (yıldızlar, gezegenler, galaksiler) fiziksel özelliklerini ve davranışlarını inceler. Kozmoloji ise evrenin bir bütün olarak başlangıcını, yapısını, evrimini ve nihai kaderini araştırır. Büyük Patlama (Big Bang) teorisi kozmolojinin temelini oluşturur.
Bu alt dallar birbirinden kesin çizgilerle ayrılmaz. Örneğin, bir yıldızın içindeki nükleer reaksiyonları anlamak için hem nükleer fizik hem de termodinamik bilgisi gerekir. Fizik, bu disiplinlerin bir arada çalışmasıyla evreni anlama çabamıza rehberlik eder.
