Klassik fizika — kvant və nisbilik nəzəriyyələrinin meydana gəlməsinə qədər fizika elmində hakim istiqamət olmuşdur. Klassik fizikanın əsasları Avropa İntibah dövründə klassik mexanikanın banisi İsaak Nyuton başda olmaqla bir sıra alimlər tərəfindən qoyulmuşdur.
Klassik fizika aşağıdaki prinsiplərə əsaslanır:
Klassik fizikanın fundamental nəzəriyyələri aşağıdakılardır:
XX əsrin əvvəllərində klassik fizika çərçivəsində izahı mümkün olmayan bir sıra suallar yaranmağa başladı:
Bu və ya digər müşahidə olunan hadisələrin klassik fizikanin nəzəriyyələri ilə uyğunsuzluq təşkil etməsi bu nəzəriyyələrin əsasında duran kütlənin, enerji və impulsun saxlanma qanunları kimi fundamental prinsiplərin universallığına dair şübhələrə səbəb oldu. Məşhur fransız riyaziyyatçısı və fiziki Anri Puankare bu vəziyyəti "fizikanın böhranı" adlnadırdı.
Bütün bu xarabalıq içində toxunulmaz olan nə qalıb? Prinsiplərin büsbütün məhvi fonunda riyazi fizika hansı mövqeyi tutmalıdır?
1900-cü ilde alman fiziki Maks Plank ozunun şüalanmanın kvant nəzəriyyəsini irəli sürür. Bu nəzəriyyəyə görə işıq klassik nəzəriyyələrin söylədiyi kimi fasilsəsiz deyil, diskret (yeni porsiyalarla) şəkildə şüalanır. Plank bu porsiyalara kvant adı verdi. Bu nəzəriyyənin paradoksallığına baxmayaraq (belə ki burada işığın şüalanamsı eyni zamanda həm dalğa prosesi həm də hissəciklərin-kvantların axını kimi təsvir olunurdu) o bərk ve maye cisimlərin istilik şüalanmasının spektrlərini yaxşi təsvir edə bildi.
1905-ci ildə Albert Eynşteyn işığın kvant təbiəti mövqeyindən çıxış edərək fotoeffekt hadisəsinin riyazi təsvirini irəli sürür ve beləliklə fotoeffektin qırmızı sərhəddi problemidə öz həllini tapır. Eynşteyn Nisbilik nəzəriyyəsinə görə deyil, məhz bu işinə görə 1921-ci ildə Nobel mükafatına layiq görülür. 1926-cı ildə Nils Bor atomun kvant nəzəriyyəsini irəli sürür. Buna görə elektronlar nüvə ətrafında sabit radiuslu, yəni stasionar orbitlər üzrə hərəkət edir. Bu zaman onlar nə şüa buraxır nədə ki udurlar. Elektron bir stasionar orbitdən digərinə keçdikdə işıq kvantlarının buraxılması (şüalanması) və ya udulması kəsilməz deyil, aralıq vəziyyəti olmadan sıçrayışla baş verir. Bu zaman udulan və ya buraxılan kvantın E-enerjisi, atomun stasionar hallardakı enerjiləri fərqinə bərabər olur. HV=E2-E1 Əgər keçid yuxarı səviyyədən aşağıya baş verirsə bu zaman spektrdə şülanma xətti əksinə baş verdikdə isə udulma xətti yaranır.
Borun bu postulatından çıxan nəticəyə görə elektromaqnit şüa dalğasının tezliyi, elektronun nüvə ətrafında fırlanma tezliyinə görə deyil, atomun stasionar hallardakı enerji fərqi ilə təyin olunur. Beləliklə, kvant prinsipi işıqdan savayı həm də elektronun hərəkətinə də şamil olundu. Bu nəzəriyyə elektromaqnit dalğaların qazlar tərəfindən udulma və ya buraxılması zamanı müşahidə olunan xətti spektrləri, kimyəvi birləşmələrin fiziki təbiətinin başa düşülməsi, kimyəvi elementlərin xassələri və Mendeleyevin dövri qanunu daha yaxşı başa düşməyə imkan verir.
Sonradan kvant mexanikası mikrodünyada baş verən proseslərin təsvirində əsas nəzəri alətə çevrildi. Kvant mexanikasının inkişafı ərzində klassik fizikanın qəti determinizm prinsipindən imtina edildi və Heyzenberqin qeyri-müəyyənlik prinsipi hakim prinsip kimi qəbul olundu.
Kvant təsəvvürləri sayəsində atomların nüvələrində və ulduzların dərinliklərində baş verən hadisələri, radioaktivliyi, elementar zərrəciklərin fizikasını, bərk cismin fizikası və aşağı temperaturlar fizikasını (yüksəkkeçiricilik və yüksək axıcılq) izah etmək mümkün oldu. Bu təsəvvürlər fizikanın bir çox tətbiqi sahələrində-atom energetikası, yarımkeçiricilər texnikası, lazerlər ve s. sahələrdə nəzəri baza rolunu oynadı.
1905-ci ildə Albert Eynşteyn özünün Xüsusi nisbilik nəzəriyyəsini irəli sürdü. Burada zaman məkanın mütləqilliyi təkzib olunur, əvəzində onların hər ikisinin nisbiliyi fikri irəli sürülür. Hər hansı fiziki cismin zaman və məkan kəsimlərinin qiymətləri həmin cismin verilən hesablama sisteminə (koordinat sistemi) nəzərən hərəkət sürətindən asılıdır. Müxtəlif koordinat (hesablama) sistemlərində bu kəmiyyətlər müxtəlif qiymətlər ala bilər. Xüsusi halda, bir-birindən asılı olmayan fiziki hadislərin eyni vaxtda baş verməsi də nisbidir. Yəni bir koordinat sistemidnə eyni zamanda baş verən hadisələr, başqa hesablama sistemində zamanın müxtəlif anlarında baş verə bilər. Bu nəzəriyyə müşahidə oluna bilməyən mütləq məkan, mütləq zaman və efir anlayışlarından vaz keçməklə dünyanın məntiqi ziddiyətsiz kinematik mənzərəsini qurmağa imkan verdi.
Nisbilik nəzəriyyəsi təcrübi təsdiqi olmaması səbəbindən bir müddət fərziyyə olaraq qaldı. 1916-cı ildə isə Eynşteyn Ümumi nisbilik nəzəriyyəsini irəli sürdü. Qısa müddət ərzində bu nəzəriyyə Merkuri planetinin perilegiyasının anomal pressesiyasını izah etməklə öz təcrübi təsdiqini tapdı. Buna qədər klassik astronomiya bu anomaliyanı Günəş sistemində Merkuridən də Günəşə yaxın daha bir planetin olması hesabına uğursuzluqla həll etməyə cəhd edirdi. Müasir günümüzdə isə ümumi nisbilik nəzəriyyəsini təsdiqləyən daha çox təcrübi sübutlar əldə edilmişdir.
Bir çox hadisələrin klassik fizika çərçivəsində adekvat təsvirini əldə etmək mümkün olmasa da, o bəşər biliyinin "qızıl fondu"nun mühüm hissəsini təşkil edir və əksər fiziki və mühəndisi məsələlərdə öz əhəmiyyətini itirmir. Klassik fizika dünyanın bütün universitetlərinin tədris materialna daxildir.
Bu "yeni" fizikanın yalnız xüsusi hallarda üstünlük əldə etməsi ilə izah olunur:
Bundan əlavə klassik fizikanın riyazi aparatı gündəlik təcrübələr baxımında daha sadə və anlaşılandır və əksər hallarda klassik fizika üsulları ilə əldə olunan nəticələrin dəqiqliyi praktik tələblərə tam cavab verir. Beləliklə, "yeni fizika" nəinki klassik fizikanın üsul və nailiyyətlərinin tam inkarına gətirib çixarmadı, o eyni zamanda klassik fizikanı Puankarenin 1905-ci ildə səsləndirdiyi mütləq məhvə gətirib çıxarmadı. Bu isə determinizm, fiziki kəmiyyətlərin ölçülməsinin kəsilmezliyi və zaman və məkanın mütləqliyi kimi klassik prinsiplərdən imtina bahasına başa gəldi.