Fisika adalah salah satu ilmu yang paling mendasar. Ilmuwan dari semua disiplin ilmu menggunakan ide-ide fisika, termasuk ahli kimia yang mempelajari struktur molekul, ahli paleontologi yang mencoba merekonstruksi cara dinosaurus berjalan, dan ahli iklim yang mempelajari bagaimana aktivitas manusia mempengaruhi atmosfer dan lautan. Fisika juga merupakan dasar dari semua teknik dan teknologi. Tidak ada insinyur yang dapat merancang TV layar datar, kaki palsu, atau bahkan perangkap tikus yang lebih baik tanpa terlebih dahulu memahami hukum dasar fisika.

Studi fisika juga merupakan petualangan. Anda akan merasa itu menantang, terkadang membuat frustrasi, terkadang menyakitkan, dan seringkali sangat bermanfaat. Jika Anda pernah bertanya-tanya mengapa langit berwarna biru, bagaimana gelombang radio dapat merambat melalui ruang kosong, atau bagaimana satelit tetap mengorbit, Anda dapat menemukan jawabannya dengan menggunakan fisika dasar. Anda akan melihat fisika sebagai pencapaian tertinggi dari kecerdasan manusia dalam upayanya untuk memahami dunia dan diri sendiri.

Fisika adalah ilmu eksperimental. Fisikawan mengamati fenomena alam dan mencoba menemukan pola yang menghubungkan fenomena tersebut. Pola-pola ini disebut teori fisika kemudian jika sudah sangat mapan dan digunakan secara luas maka disebut hukum atau prinsip fisika. Untuk mengembangkan teori fisika, fisikawan harus mengajukan pertanyaan yang sesuai, merancang eksperimen untuk mencoba menjawab pertanyaan, dan menarik kesimpulan yang sesuai dari hasilnya. Gambar 1 menunjukkan dua fasilitas penting yang digunakan untuk eksperimen fisika.

---

Galileo Galilei (1564-1642) melakukan eksperimen dengan menjatuhkan benda ringan dan berat dari puncak Menara Miring Pisa (Gambar. 1a). Berdasarkan hasil eksperimennya tersebut, ia menyimpulkan bahwa percepatan benda yang jatuh bebas tidak tergantung pada beratnya.

Perkembangan teori – teori fisika seperti Galileo tadi melalui beberapa proses seperti menambah variabel yang tidak berhubungan secara langsung, tidak menemukan hasil yang sesuai atau buntu, tebakan yang salah, dan membuang teori yang tidak berhasil demi teori yang lebih menjanjikan. Fisika bukan sekadar kumpulan fakta dan prinsip melainkan sebuah proses di mana kita sampai pada prinsip-prinsip umum yang menggambarkan bagaimana alam semesta fisik berperilaku.

Tidak ada teori yang pernah dianggap sebagai teori mutlak. Seringkali terjadi suatu pengamatan baru yang mengharuskan teori direvisi atau dibuang. Kita dapat menyangkal suatu teori dengan menemukan perilaku yang tidak konsisten, tetapi kita tidak pernah dapat membuktikan bahwa suatu teori selalu benar. Kembali ke Galileo, misalkan kita menjatuhkan bulu dan bola meriam. Mereka pasti tidak jatuh pada tingkat yang sama. Ini tidak berarti bahwa Galileo salah melainkan teorinya tidak lengkap. Jika kita menjatuhkan bulu dan bola meriam dalam ruang hampa untuk menghilangkan efek udara, maka mereka jatuh dengan kecepatan yang sama. Teori Galileo memiliki rentang validitas dan ini hanya berlaku untuk benda-benda dimana gaya yang diberikan oleh udara (karena hambatan udara dan daya apung) jauh lebih kecil daripada beratnya. Objek seperti bulu atau parasut jelas berada di luar jangkauan ini.