Desde la antigüedad las personas han tratado de comprender la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, etc. Las primeras explicaciones se basaron en consideraciones filosóficas y sin realizar verificaciones experimentales, concepto este inexistente en aquel entonces. Por tal motivo algunas interpretaciones como la hecha por Ptolomeo: "La Tierra está en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros", perduraron cientos de años.
En el Siglo XVI Galileo impulsó el empleo sistemático de la verificación experimental y la formulación matemática de las leyes físicas. Se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Con el telescopio observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor. Descubrió la ley de la caída de los cuerpos y del péndulo, se le puede considerar como el creador de la mecánica, también hizo las bases de la hidrodinámica y otros.
En el Siglo XVII (1638), René Descartes estableció la ley de la refracción de la luz, formuló una teoría del arco iris y estudió los espejos esféricos y las lentes. En el año 1647, Blaise Pascal precisó el concepto de presión en un fluído y enunció el teorema de transmisión de las presiones. En el año 1662, el físico Robert Boyle formuló una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas; 14 años más tarde (en 1676) Edme Mariotte formuló la misma ley con la especificación que para que la misma se cumpliera, la temperatura debía ser constante. Más tarde, en el año 1687, Newton formuló las leyes clásicas de la dinámica (Leyes de Newton) y la ley de la gravitación universal.
El Siglo XVIII (1704) Newton escribió su obra más importante sobre óptica, Opticks, en la que exponía la naturaleza corpuscular de la luz, así como un estudio detallado sobre fenómenos como la refracción, la reflexión y la dispersión de la luz. Esta teoría fue criticada muy duramente por Huygens, quien (en 1678) publicó el Principio de Huygens, en el cual se explica la teoría ondulatoria de la luz.
Años más tarde, Thomas Young comprobó que la luz podía comportarse como partícula y como onda mediante un experimento realizado en 1801, conocido como El Experimento de Doble Rendija. Luego del experimento de Young, la investigación física de la primera mitad del siglo XIX estuvo dominada por el estudio de los fenómenos de la electricidad y el magnetismo, hasta que en 1855 Maxwell unificó las leyes conocidas sobre el comportamiento de la electricidad y el magnetismo en una sola teoría con un marco matemático dando lugar al electromagnetismo. En 1895 Roentgen descubrió los rayos X, ondas electromagnéticas de frecuencias muy altas. Casi simultáneamente, Henri Becquerel descubría la radioactividad en 1896. Este campo se desarrolló rápidamente con los trabajos posteriores de Pierre Curie y Marie Curie sobre la radiación producida por las sales de uranio en 1897, dando comienzo a la física nuclear.
El Siglo XX se caracterizó por el desarrollo de la teoría de la relatividad y la física cuántica. En 1905 Albert Einstein, formuló la teoría de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo; En 1915 extendió la teoría especial de la relatividad para explicar la gravedad, formulando la teoría general de la relatividad, la cual sustituye a la ley de la gravitación de Newton. En 1911 Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas. A los componentes de carga positiva de este núcleo se les llamó protones. Los neutrones, que también forman parte del núcleo pero no poseen carga eléctrica, los descubrió Chadwick en 1932. En 1925 Heisenberg y en 1926 Schrödinger y Dirac formularon la mecánica cuántica en la cual condensan todas las teorías cuánticas formuladas previamente y cuyos resultados de las medidas físicas. Durante la última parte del siglo XX se desarrolló enormemente la astrofísica, y se trabajó intensamente en teorías de gran unificación y la teoría de supercuerdas que a principios del siglo XXI seguían siendo teorías especulativas. En 1998 se descubrió inesperadamente que la expansión del universo se estaba acelerando, lo que creaba un nuevo problema no resuelto de la física.
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