La fisica (del latin physica , y este del griego antiguo φυσικ?? physikos ≪natural, relativo a la naturaleza≫) ^{[ 6 ]} ​ es la ciencia natural que estudia la naturaleza de los componentes y fenomenos mas fundamentales del Universo como lo son la energia , la materia , la fuerza , el movimiento , el espacio-tiempo , las magnitudes y propiedades naturales fundamentales y las interacciones fundamentales . ^{[ 7 ]} ​ ^{[ 8 ]} ​ ^{[ 9 ]} ​

El alcance de la fisica es extraordinariamente amplio y puede incluir estudios tan diversos como la mecanica cuantica , la fisica teorica o la optica . ^{[ 10 ]} ​ La fisica moderna se orienta a una especializacion creciente, donde las investigaciones y los grupos de investigacion, tienden a enfocar areas particulares mas que a ser universalistas, como lo fueron Albert Einstein o Lev Landau , que trabajaron en una multiplicidad de areas. ^{[ 11 ]} ​ ^{[ 12 ]} ​ ^{[ 13 ]} ​

La fisica es tal vez la mas antigua de todas las disciplinas academicas , ya que la astronomia es una de sus subdisciplinas, y tanto esta como la aplicacion de las matematicas al estudio de la naturaleza , tambien comenzo hace mas de dos mil anos con los primeros trabajos de filosofos griegos. ^{[ 14 ]} ​ ^{[ 15 ]} ​ ^{[ 16 ]} ​ En los ultimos dos milenios, la fisica fue considerada parte de lo que ahora llamamos filosofia , quimica y ciertas ramas de las matematicas y la biologia , pero durante la revolucion cientifica en el siglo  XVII se convirtio en una ciencia moderna, unica por derecho propio. ^{[ 17 ]} ​ ^{[ 18 ]} ​ Sin embargo, en la actualidad la interdisciplinariedad, especialmente en algunas esferas de la fisica, quimica y matematica , han dado lugar tanto a avances, como a ramas difusas, como la quimica cuantica , por lo que los limites de la fisica con otras ramas de la ciencia tienden a ser cada vez mas dificiles de distinguir, y hacia la unidad de la ciencia. ^{[ 19 ]} ​ ^{[ 20 ]} ​ ^{[ 21 ]} ​ ^{[ 22 ]} ​ ^{[ 23 ]} ​ ^{[ 24 ]} ​ ^{[ 25 ]} ​ ^{[ 26 ]} ​ La formulacion de las teorias sobre las leyes que gobiernan el Universo , como se indicaba, ha sido un objetivo central de la fisica desde tiempos remotos, con la filosofia griega, y antecedentes de aplicacion del metodo cientifico como los de Arquimedes , y, actualmente, la filosofia del empleo sistematico de experimentos cuantitativos de observacion y prueba como fuente de verificacion. La clave del desarrollo historico de la fisica incluye hitos como la ley de la gravitacion universal y la mecanica clasica de Newton , la comprension de la naturaleza de la electricidad y su relacion con el magnetismo de Faraday , la teoria de la relatividad especial y teoria de la relatividad general de Einstein , el desarrollo de la termodinamica con James Prescott Joule y Sadi Carnot y el modelo de la mecanica cuantica a los niveles de la fisica atomica y subatomica con Louis-Victor de Broglie , Heisenberg y Erwin Schrodinger . ^{[ 27 ]} ​

Esta disciplina incentiva competencias, metodos y una cultura cientifica que permitan comprender nuestro mundo fisico, para luego actuar sobre el, incluso hubo intentos para aplicar conceptos de las nuevas teorias emergentes de principios del siglo  XX a la observacion e investigacion de la realidad. ^{[ 28 ]} ​ Sus procesos cognitivos se han convertido en protagonistas del saber y hacer cientifico y tecnologico general, ayudando a conocer, teorizar, experimentar y evaluar actos dentro de diversos sistemas, clarificando causa y efecto en numerosos fenomenos, mediante el empleo del metodo cientifico y principalmente de la metodologia experimental y positivista, con un amplio auge a partir del trabajo conjunto entre diversas ramas , y, especialmente, entre la fisica y la tecnologia (cuando se ha logrado). ^{[ 17 ]} ​ ^{[ 19 ]} ​ ^{[ 20 ]} ​ ^{[ 29 ]} ​ ^{[ 30 ]} ​

De esta manera, se puede considerar con cierta seguridad y caracter de verdad, que la fisica contribuye a la ciencia , a la conservacion y preservacion de recursos, y al desarrollo y el avance tecnologico, social y cultural, facilitando la toma de conciencia y la participacion efectiva y sostenida de la sociedad en la resolucion de sus propios problemas. ^{[ 17 ]} ​ ^{[ 31 ]} ​ ^{[ 32 ]} ​ ^{[ 33 ]} ​

Como toda ciencia , la Fisica busca que sus conclusiones puedan ser verificables y replicables mediante experimentos , es decir, se vale del metodo cientifico para poder establecer relaciones de causalidad (fundamentalmente en este caso ) y tambien correlaciones, permitiendo demostrar sus teorias y explicar las observaciones. De este modo se pretende que pueda realizar predicciones de experimentos futuros basados en observaciones previas. Sin embargo, dada la amplitud del campo de estudio de la fisica, asi como su desarrollo historico con relacion a otras ciencias , se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la quimica , la biologia y la electronica , ademas de explicar sus fenomenos, al tratar de explicar las leyes fundamentales de la naturaleza . ^{[ 34 ]} ​ ^{[ 35 ]} ​ ^{[ 36 ]} ​

Se puede afirmar, pues, que la fisica no es solo una ciencia teorica; es tambien una ciencia experimental , ^{[ 34 ]} ​ y, en su intento de describir los fenomenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a limites impensables: el conocimiento actual abarca desde la descripcion de particulas fundamentales microscopicas ^{[ 37 ]} ​ ^{[ 38 ]} ​ hasta el nacimiento de las estrellas en el universo ^{[ 39 ]} ​ ^{[ 40 ]} ​ ^{[ 41 ]} ​ e incluso el poder conocer con una gran probabilidad lo que acontecio en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo , ^{[ 42 ]} ​ ^{[ 43 ]} ​ ^{[ 44 ]} ​por citar unos pocos campos.

Para poder probar sus teorias, asi como por las dificultades que muchas veces entrana y las discusiones que han tenido lugar y han partido de la fisica teorica, ^{[ 45 ]} ​ ^{[ 46 ]} ​ ^{[ 47 ]} ​ ^{[ 48 ]} ​ ^{[ 49 ]} ​se han valido de instrumentos e ingenios diversos, ^{[ 50 ]} ​ ^{[ 51 ]} ​ ^{[ 52 ]} ​ ^{[ 53 ]} ​ ^{[ 54 ]} ​ asi como de los avances matematicos, ^{[ 36 ]} ​ ^{[ 55 ]} ​ ^{[ 56 ]} ​ ^{[ 57 ]} ​ pero tambien han dado lugar y propiciado el desarrollo de nuevos avances tecnologicos. Por ejemplo, los avances en la comprension del electromagnetismo , la fisica del estado solido y la fisica nuclear llevaron directamente al desarrollo de nuevos productos que transformaron la sociedad actual, como la television, las computadoras, los electrodomesticos y las armas nucleares; los avances en termodinamica llevaron al desarrollo de la industrializacion; y los avances en mecanica inspiraron el desarrollo del calculo . ^{[ 17 ]} ​ ^{[ 18 ]} ​ ^{[ 57 ]} ​ ^{[ 58 ]} ​

La quimica es la ciencia natural que estudia y analiza la composicion , estructura y propiedades de la materia , ya sea en forma de elementos , especies , compuestos , mezclas u otras sustancias , asi como los cambios que estas experimentan durante las reacciones y su relacion con la energia quimica . ^{[ 59 ]} ​ Linus Pauling la definio como la ciencia que estudia las sustancias, su estructura (tipos y formas de acomodo de los atomos ), sus propiedades y las reacciones que las transforman en otras sustancias en referencia con el tiempo. ^{[ 60 ]} ​ La quimica, a traves de una de sus ramas conocida como quimica supramolecular , se ocupa principalmente de las agrupaciones supratomicas, como son los gases , las moleculas , los cristales y los metales , estudiando su composicion, propiedades estadisticas, transformaciones y reacciones; si bien la quimica general tambien incluye la comprension de las propiedades e interacciones de la materia a escala atomica.

La quimica es llamada a menudo ≪ ciencia central ≫ por su papel de conexion en las otras ciencias naturales , relacionandose con la fisica por medio de la fisicoquimica , la biologia mediante la bioquimica , la astronomia a traves de la astroquimica , la geologia por via de la geoquimica , entre otras. La mayor parte de los procesos quimicos se pueden estudiar directamente en el laboratorio , usando una serie de tecnicas, a menudo bien establecidas, tanto de manipulacion de materiales como de comprension de los procesos subyacentes. Una aproximacion alternativa es la proporcionada por las tecnicas de modelado molecular , que extraen conclusiones de modelos computacionales.

La quimica moderna se desarrollo a partir de la alquimia , una practica protocientifica de caracter esoterico , pero tambien experimental, que combinaba elementos de quimica, fisica, biologia, metalurgia , farmaceutica , entre otras disciplinas. Esta fase termina con la revolucion quimica , con el descubrimiento de los gases por Robert Boyle , la ley de conservacion de la materia y la teoria de la combustion por oxigeno , postuladas por el cientifico frances Antoine Lavoisier . ^{[ 61 ]} ​ La sistematizacion se hizo patente con la creacion de la tabla periodica de los elementos y la introduccion de la teoria atomica , cuando los investigadores desarrollaron una comprension fundamental de los estados de la materia, los iones , los enlaces quimicos y las reacciones quimicas . Desde la primera mitad del siglo  XIX el desarrollo de la quimica lleva aparejado la aparicion y expansion de una industria quimica de gran relevancia en la economia y la calidad de vida actuales.

Las disciplinas de la quimica se agrupan segun la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre estas se encuentran la quimica inorganica , que estudia la materia inorganica; la quimica organica , que estudia la materia organica ; la bioquimica, que estudia las sustancias existentes en organismos biologicos; la fisicoquimica que comprende los aspectos estructurales y energeticos de sistemas quimicos a escalas macroscopica, molecular y atomica, y la quimica analitica , que analiza muestras de materia y trata de entender su composicion y estructura mediante diversos estudios y reacciones.

La astronomia (del griego ?στρον [astron] 'estrella' y νομ?α [nomia] 'normas', 'leyes de las estrellas') ^{[ 62 ]} ​ es la ciencia natural que estudia los cuerpos celestes del universo , incluidos las estrellas , los planetas , sus satelites naturales , los asteroides , cometas y meteoroides , la materia interestelar , las nebulosas , la materia oscura , las galaxias y demas; por lo que tambien estudia los fenomenos astronomicos ligados a ellos, como las supernovas , los cuasares , los pulsares , la radiacion cosmica de fondo , los agujeros negros , entre otros, asi como las leyes naturales que las rigen. La astronomia, asimismo, abarca el estudio del origen , desarrollo y destino final del universo en su conjunto mediante la cosmologia , y se relaciona con la fisica a traves de la astrofisica , la quimica con la astroquimica y la biologia con la astrobiologia .

Su registro y la investigacion de su origen viene a partir de la informacion que llega de ellos a traves de la radiacion electromagnetica o de cualquier otro medio. La mayoria de la informacion usada por los astronomos es recogida por la deteccion remota , aunque se ha conseguido reproducir, en algunos casos, en laboratorios, la ejecucion de fenomenos celestes, como, por ejemplo, la quimica molecular del medio interestelar . Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aun pueden desempenar un papel activo, especialmente sobre el descubrimiento y seguimiento de fenomenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas , etc...

La astronomia ha estado ligada al ser humano desde la antiguedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia. Personajes como Aristoteles , Tales de Mileto , Anaxagoras , Aristarco de Samos , Hiparco de Nicea , Claudio Ptolomeo , Hipatia de Alejandria , Nicolas Copernico , Tycho Brahe , Johannes Kepler , Galileo Galilei , Christiaan Huygens o Edmund Halley han sido algunos de sus cultivadores. La metodologia cientifica de este campo empezo a desarrollarse a mediados del siglo  XVII . Un factor clave fue la introduccion del telescopio por Galileo Galilei , que permitio examinar el cielo de la noche mas detalladamente. El tratamiento matematico de la Astronomia comenzo con el desarrollo de la mecanica celeste y con las leyes de gravitacion por Isaac Newton , aunque ya habia sido puesto en marcha por el trabajo anterior de astronomos como Johannes Kepler . Hacia el siglo  XIX , la astronomia se habia desarrollado como una ciencia formal, con la introduccion de instrumentos tales como el espectroscopio y la fotografia , que permitieron la continua mejora de telescopios y la creacion de observatorios profesionales. ^{[ 63 ]} ​

La geologia (del griego γ? / gue /, 'Tierra', y -λογ?α / -loguia /, 'tratado') ^{[ 64 ]} ​ ^{[ 65 ]} ​ es la ciencia natural que estudia la composicion y estructura tanto interna como superficial del planeta Tierra , y los procesos por los cuales ha ido evolucionando a lo largo del tiempo geologico . ^{[ 66 ]} ​

La misma comprende un conjunto de geociencias , asi conocidas actualmente desde el punto de vista de su pedagogia , desarrollo y aplicacion profesional. Ofrece testimonios esenciales para comprender la tectonica de placas , la historia de la vida a traves de la paleontologia , y como fue la evolucion de esta, ademas de los climas del pasado . En la actualidad, la geologia tiene una importancia fundamental en la exploracion de yacimientos minerales ( mineria ) y de hidrocarburos ( petroleo y gas natural ), y la evaluacion de recursos hidricos subterraneos ( hidrogeologia ). Tambien tiene importancia fundamental en la prevencion y entendimiento de fenomenos naturales como remocion de masas , en general terremotos , tsunamis , erupciones volcanicas , entre otros. Aporta conocimientos clave en la solucion de problemas de contaminacion medioambiental, y provee informacion sobre los cambios climaticos del pasado. Juega tambien un rol importante en la geotecnia y la ingenieria civil .

La geologia incluye ramas como la geofisica , la tectonica , la geologia estructural , la estratigrafia , la geologia historica , la hidrogeologia , la geomorfologia , la petrologia y la edafologia .

Aunque la mineria y las piedras preciosas han sido objeto del interes humano a lo largo de la historia de la civilizacion, su desarrollo cientifico dentro de la ciencia de la geologia no ocurrio hasta el siglo  XVIII . El estudio de la Tierra , en especial la paleontologia , florecio en el siglo  XIX , y el crecimiento de otras disciplinas, como la geofisica con la teoria de las placas tectonicas en los anos 60, que tuvo un impacto sobre las ciencias de la Tierra similar a la teoria de la evolucion sobre la biologia .

Por extension, se aplica al estudio del resto de los cuerpos y materia del sistema solar ( astrogeologia o geologia planetaria ).