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Die Physik ist eine Naturwissenschaft, die grundlegende Phänomene der Natur untersucht. Um deren Eigenschaften und Verhalten anhand von quantitativen Modellen und Gesetzmäßigkeiten zu erklären, befasst sie sich insbesondere mit Materie und Energie und deren Wechselwirkungen in Raum und Zeit. Sie hat ihre Ursprünge in der Philosophie. Zwischen dem 16. Jahrhundert und dem beginnenden 19. Jahrhundert entwickelte sich daraus eine eigenständige Naturwissenschaft. Deren wesentliche Grundlagen wurden durch Isaac Newton 1686 in den Philosophiae Naturalis Principia Mathematica formuliert.

Die Arbeitsweise der Physik besteht in einem Zusammenwirken experimenteller Methoden und theoretischer Modelle. Die theoretische Physik beschäftigt sich vorwiegend mit formalen mathematischen Beschreibungen und den physikalischen Naturgesetzen. Die Überprüfung der Vorhersagen in Form reproduzierbarer Messungen an gezielt gestalteten physikalischen Experimenten oder durch Beobachtung natürlicher Phänomene ist das Gebiet der Experimentalphysik.

Die Physik wird als grundlegende oder fundamentale Naturwissenschaft aufgefasst. Erkenntnisse der Physik werden in den anderen Naturwissenschaften, den Ingenieurwissenschaften, den Geowissenschaften und weit darüber hinaus intensiv genutzt.

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Simulation der Ablenkung des Lichts eines Sterns (rot) im Gravitationsfeld eines Neutronensterns (blau).

Die allgemeine Relativitätstheorie (kurz ART) beschreibt die Wechselwirkung zwischen Materie (einschließlich Feldern) einerseits und Raum und Zeit andererseits. Sie deutet Gravitation als geometrische Eigenschaft der gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit. Die Grundlagen der Theorie wurden maßgeblich von Albert Einstein entwickelt, der den Kern der Theorie am 25. November 1915 der Preußischen Akademie der Wissenschaften vortrug. Zur Beschreibung der gekrümmten Raumzeit bediente er sich der Differentialgeometrie.

Die allgemeine Relativitätstheorie erweitert die spezielle Relativitätstheorie und geht für hinreichend kleine Gebiete der Raumzeit in diese über. Außerdem kann sie als eine Erweiterung des newtonschen Gravitationsgesetzes verstanden werden, weil sie dieses im Grenzfall von hinreichend kleinen Massendichten und Geschwindigkeiten liefert. Die allgemeine Relativitätstheorie wurde vielfach experimentell bestätigt (siehe Tests der allgemeinen Relativitätstheorie), so dass sie als Gravitationstheorie allgemein anerkannt ist. Insbesondere hat sie sich bisher in der von Einstein formulierten Form gegen alle später vorgeschlagenen Alternativen durchsetzen können. Offene Fragen betreffen vor allem die Beziehung zur Quantenmechanik.

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