Antiquité

Chez les Grecs, la physique fut d'abord une partie de la Philosophie: elle étudiait la nature entière, en y comprenant même Dieu, qui en est le principe. Thalès et les autres philosophes de l'École d'Ionie tentèrent d'expliquer la formation du monde à l'aide des quatre éléments, l'eau, l'air, la terre et le feu. Pythagore, le premier, comprit que le monde est un tout plein d'harmonie (en grec kosmos =ordre), c.-à-d. soumis à des lois que l'on peut représenter par des rapports numériques déterminés : il en chercha la base dans les intervalles musicaux. 

Démocrite inventa l'Atomisme. Platon réunit les connaissances de son époque dans le Timée. Aristote sépara la Physique de la Métaphysique, mais il n'y appliqua pas le même talent d'observation que dans l'Histoire naturelle : il en fit un système de spéculations abstraites sur la matière et la forme, les qualités et les éléments. 

La Physique, considérée comme science positive, fut créée par l'École d'Alexandrie, qui eut une longue suite d'hommes éminents; elle y suivit les progrès des Mathématiques et de l'Astronomie. Archimède, qui se rattache à cette école par Conon, fonda l'hydrostatique et la catoptrique; il inventa la vis qui porte son nom, etc. Ctésibius et Héron imaginèrent diverses machines. Ptolémée écrivit un Traité d'optique où l'on voit qu'il avait fait des expériences sur la réfraction de la lumière. 

Les Grecs s'étaient livrés à des spéculations philosophiques sur la nature de la matière; mais ils ne firent pas d'expériences. Ils savaient toutefois obtenir certains métaux, composer différents alliages et préparer un assez grand nombre de matières colorantes. Les Romains, Romains avaient des connaissances similaires, mais il se bornèrent à rapporter des observations, comme Sénèque (Questions naturelles) et Pline l'Ancien (Histoire naturelle). 

Moyen Age et Renaissance

Ce furent les Arabes qui, à partir du XI^e siècle, donnèrent une certaine impulsion à la chimie pratique; leurs recherches avaient principalement pour objet la préparation des médicaments et la transmutation des métaux (Alchimie). Geber, chimiste arabe du VIII^e siècle, connaissait l'eau-forte, l'eau régale, la pierre infernale, le sublimé corrosif, l'oxyde rouge de mercure, la fermentation alcoolique, etc. Les Arabes héritèrent aussi de la science physique des Grecs : Alhazen s'occupa de la réfraction et Ibn-lounis songea à employer le pendule comme mesure du temps. Les chrétiens leur empruntèrent leurs connaissances et l'usage de la boussole; Gerbert et Roger Bacon se distinguèrent entre tous sous ce rapport. On composa alors des encyclopédies, comme le Miroir de la nature de Vincent de Beauvais, qui propagèrent le goût de la Physique et apprirent à la distinguer de la Magie.

Les croisades contribuèrent beaucoup à répandre en Europe les connaissances des Arabes. Parmi les alchimistes qui ont fait avancer la chimie, il faut citer : au XIII^e siècle, Arnaud de Villeneuve; au XIV^e Raymond Lulle; au XV^e Basile Valentin, à qui l'on doit la découverte de beaucoup de préparations antimoniales, ainsi que de l'ammoniaque; au XVI^e, Paracelse, qui, le premier, enseigna publiquement la chimie; il l'appliquaà l'art médical et l'enseigna avec éclat. Georges Agricola publia un traité de métallurgie; Bernard Palissy créa une industrie, celle des émaux.

La découverte de l'Amérique et les progrès de l'Astronomie stimulèrent les esprits. Sébastien Cabot observa la déclinaison  de l'aiguille aimantée. Porta et Maurolico de Messine s'occupèrent de l'optique. Gilbert de Cochester publia un traité sur le magnétisme. 

Le XVII^e siècle

Ce fut surtout au XVII^e siècle que la physique fit le plus de progrès. Francis Bacon recommanda la méthode expérimentale, que Galilée pratiqua avec succès, Descartes opéra une révolution en établissant que tous les phénomènes de la nature doivent être expliqués mécaniquement, c.-à-d. par des figures et des mouvements, à l'exclusion des qualités occultes et des formes subtantielles de la Scolastique : il donna l'exemple en expliquant les principales lois du mouvement, la réfraction simple et l'arc-en-ciel. Galilée reconnut les propriétés du pendule, imagina la balance hydrostatique et perfectionna le télescope; Pascal exposa les principes de l'hydrostatique; Torricelli inventa le baromètre et donna les lois du mouvement des fluides; Huyghens appliqua le pendule aux horloges, calcula la force centrifuge, inventa le micromètre et formula la théorie des ondulations de la lumière; Salomon de Caus imagina l'emploi de la vapeur comme force motrice. Papin inventa la première machine à vapeur fonctionnant avec un piston; Otto de Guericke découvrit la machine pneumatique et fit de nombreuses expériences sur l'électricité et le magnétisme; Mariotte détermina la loi de la dilatation et de la condensation de l'air; enfin Newton démontra les lois de la gravitation et décomposa la lumière par le prisme. 

Le XVIII^e siècle

De son côté la chimie scientifique fut commencée par les travaux de Black, qui découvrit l'acide carbonique; de Margraft, qui imagina la fabrication du sucre de betterave; de Bergmann, qui fit connaître la constitution des carbonates; de Scheele, dont les recherches sur le chlore, le manganèse, la baryte, les acides citrique, gallique et urique, firent autorité; de Priestley, qui découvrit successivement l'oxygène, l'acide chlorhydrique, le protoxyde et le bioxyde d'azote; elle fut détinitivement édifiée par Lavoisier.

Le mérite principal de Lavoisier est d'avoir détruit la théorie célèbre du phlogistique, émise par Stahl dans les dernières années du XVII^e siècle. Lavoisier établit nettement la nature élémentaire des métaux, qu'il range parmi les corps simples; il fait connaître ensuite le rôle important de l'oxygène dans la formation des oxydes, des acides et des bases.

A côté de Lavoisier, citons : Cavendish, à qui l'on doit la composition de l'acide, nitrique et du gaz ammoniac; Berthollet, dont les lois sur les sels sont bien connues, mais qui combattit la loi des proportions multiples brillamment défendue par Proust; Guyton de Morveau, à qui l'on doit la nomenclature chimique; Wenzel et Richter, qui établirent la loi de proportionnalité.

Le XIX^e siècle

Un grand continuateur de Lavoisier, pour le système de la chimie dualistique, fut le chimiste suédois Berzélius; ses doctrines furent combattues plus tard par Laurent et Gerhardt qui, à cette théorie dualistique, opposèrent la théorie unitaire qui finit par s'imposer. Nous citerons encore, au commencement du XIX^e siècle, Davy, qui introduisit l'électrolyse dans l'analyse chimique et prépara le sodium, le potassium, le calcium, le baryum; Balard, qui découvrit le brome; Dumas, l'auteur des Leçons de philosophie chimique; Dulong et Petit, qui énoncèrent la loi des chaleurs spécifiques; Mitscherlich, qui posa la loi de l'isomorphisme; Chevreul, auteur de nombreuses et importantes recherches en chimie organique ; etc.

Dans la seconde moitié du XIX^e siècle, la chimie a fait des progrès aussi rapides qui dans les cinquante premières années. De nouveaux corps simples : le gallium, le scandium, le néodymium, le praséodymium, etc., ont été découverts par la méthode de l'analyse spectrale. Le fluor a été isolé par Moissan, en 1887. Quelques années après, deux savants anglais, lord Rayleigh et sir W. Ramsay, ont retiré de l'air atmosphérique quatre nouveaux gaz : l'argon, le néon, le krypton et le métargon; d'un minéral, la clévéite, ils ont retiré un gaz, l'hélium, que l'analyse spectrale avait décelé auparavant dans l'atmosphère du Soleil. En 1869, Mendeleiev publie sa table périodique des éléments.

Si nous considérons les questions de chimie générale, nous trouvons, en première ligne, les recherches de Henri Sainte-Claire Deville et ses élèves sur les phénomènes de dissociation; les travaux de Berthelot sur les équilibres chimiques, sur la synthèse organique et les méthodes générales pour réduire et hydrogéner les composés organiques; les travaux de Raoult sur la cryoscopie et la tomométrie, ceux d'Ostwald, de Van't-Hotf et d'Arrhénius sur la chimie physique, etc.

La chimie organique a fourni de nombreux travaux se rapportant à la synthèse, à l'isomérie et aux fonctions chimiques. Sa théorie de la quadrivalente du carbone, complétée par la considération des formules de structure dans le plan et dans l'espace, l'hypothèse de la constitution hexagonale du benzène émise par Kékulé, ont été la source de nombreuses découvertes, parmi lesquelles nous citerons : la synthèse du glycol et la théorie de l'aldolisation par Wurtz; la méthode générale de synthèse des composés aromatiques de Friedel et Crafts; la synthèse de l'acide mellique par Baeyer, celle de l'alizarine par Graebe et Liebermann, celle de l'indol par Baeyer et Emmerling, celle de l'indigo par Emmerling et Engler, celle de l'acide citrique par Grimaux, celle des glucoses par Fischer, etc.

En ce qui concerne la biochimie (chimie biologique) qui a été créée dans la seconde moitié du XIX^e siècle, nous citerons simplement les noms de Pasteur, Raulin, Duclaux, Roux, Metchnikoff, etc.

La physique classique vit quant à elle son dernier siècle. A partir du commencement du XIX^e siècle, l'étude des propriétés générales des corps a été l'objet de nouvelles recherches: les lois en sont mieux connues et les théories sont établies sur des bases plus solides. 

Poncelet et Piobert ont fait de nombreuses expériences sur la mécanique. L'acoustique a été perfectionnée par Chladni, Savart, Helmholtz, Koenig, Tyndall, Lissajous. L'optique a fait d'immenses progrès, grâce aux recherches de J. Ritter découvre les rayons chimiques (ultraviolet), en 1801, de Young, qui découvre les interférences (1802), de Fresnel, qui publie son premier mémoire sur la diffractions en 1815, de Malus (étude de la polarisation par réflexion, en 1808), de Wollaston à qui l'on doit l'étude du spectre solaire, de Brewster, de Biot, d'Arago, de Kirchoff et Bunsen, etc. La théorie de la chaleur a été enrichie par les travaux de Fourier, Dulong, Petit, Dalton, Péclet, Despretz, de Regnault, de La Provostaye et Dessins, G.-A. Hirn, Clausius, etc. ;

Enfin on doit à Oersted, Ampère, Biot et Savart à partir de 1820 ) Ohm (lois sur les courants électriques en 1827),ainsi qu'à Becquerel, Faraday (lois de l'électrolyse en 1833-1834), Joule (1841), Jacobi, de La Rive, Matteucci, Pouillet, Grove, Masson, Riess, etc., d'importantes découvertes dans le domaine de l'électricité et du magnétisme. Maxwell édifie sa théorie électromagnétique de la lumière, que Hertz confirmera plus tard. Jacobi, de Saint-Pétersbourg, et T. Spencer, de Londres, posèrent les principes de la galvanoplastie, dont Elkington (1840) et Ruolz (1841) se serviront, pour argenter ou dorer les objets. 

La télégraphie électrique naît avec Steinheil à Munich, Wheatstone à Londres, Bréguet à Paris, Morse et Hughes en Amérique (1837-1838), puis se perfectionne, surtout avec Baudot, Pollak, Virag et Mercadier, tandis que l'Italien Marconi, mettant à profit les travaux de Hertz et Branly, imagine un système de télégraphie sans fil (1897). Graham Bell invente le téléphone (1877) et Gramme réalise la première dynamo pratique (1871). Pour l'électricité s'ouvre alors la période industrielle : Jablochkoff et Edison l'appliquent à l'éclairage, Siemens à la traction, Moissan, Cowles, Héroult et Minet aux opérations métallurgiques; Marcel Deprez trouve le moyen de transporter à distance une force mécanique provenant d'une chute d'eau, d'une machine à vapeur ou de l'électricité elle-même.

La physique et la chimie depuis 1900

La structure de l'atome et la mécanique quantique.
 En 1900, Max Planck, cherchant à expliquer le rayonnement du corps noir, découvre la quantification des échanges entre lumière et matière (théorie des quanta). Parallèlement les premiers modèles de structume de l'atome voient le jour. Ernest Rutherford montre en 1911 que l'atome peut se comprendre comme un noyau central dense entouré d'électrons. Niels Bohr, en 1913, développe un modèle d'atome qui, pour la première fois intègre la quantification des niveaux d'énergie des électrons. Il peut ainsi expliquer la logique de la classification périodique (Tableau de Mendeleev), et montrer qu'un seul nombre en est la clé (le numéro atomique). Ce constat permet de prédire l'existence de nouveaux éléments, correspondant aux "cases vides" du tableau. 

Dans les années 1920, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, et Paul Dirac développent la mécanique quantique. Une théorie, qui repose en particulier sur compris le principe d'incertitude (décorrélation du principe de causalité et des caractères spatio-temporels des phénomènes) et l'équation de Schrödinger (contraintes énergétiques qui commandent l'évolution d'un système quantique dans le contexte de la quantification de l'énergie). Paul Dirac, quant à lui, unifie la mécanique quantique et la relativité restreinte. Cela lui permet de prédire l'existence de l'antimatière.

Outre l'explication du Tableau de Mendéleev, la chimie peut aussi compter sur des avancées comme le développement duconcept des paires d'électrons dans les liaisons chimiques, par Gilbert N. Lewis, dès 1916, et des travaux de Linus Pauling dans les années 1930 sur la nature des liaisons chimiques et la structure des molécules.

Physique nucléaire et physique des particules.
James Chadwick découvre en 1932 le neutron, menant à une meilleure compréhension du noyau atomique. Dès la fin des années 1930, on découvre que la fission de noyaux lourds peut libérer une grande quantité d'énergie. Cela ouvre la voie aux réacteurs nucléaires et aux armes nucléaires (les premières étant employées dès 1945 pour détruire les villes d'Hiroshima et de Nagasaki).

La multiplication des découvertes de nouvelles particules mène d'abord à l'élaboration de la théorie  des quarks (Murray Gell-Mann et George Zweig), dès 1964, selon laquelle les particules du noyau des atomes, les protons et neutrons, sont composés de quarks. Elle conduit aussi, dans un deuxième temps, dans les années 1970, à l'élaboration du modèle standard des particules, qui vise à intégrer la diversité des particules dans un cadre unique. L'unification des forces électromagnétiques et faibles, puis de la théorie électrofaible avec la théorie de l'interaction forte  constituent deux jalons majeur dans le développement de ce modèle.

La confirmation de l'existence du boson de Higgs en 2012, particule clé de ce modèle, vient couronner des décennies de recherches dans le domaine de la physique des particules. Des problèmes restent cependant encore en suspens, comme l'unification des des interactions quantiques intégrées dans le modèle standard avec une théorie de la gravitation. Les spéculations sur l'hypothétique gravitation quantique, on conduit à développer de nos jours des approches complètement nouvelles, comme les théories des supercordes, qui n'envisagent plus les particules comme ponctuelles, mais plutôt comme des entités linéaires.

Molécules et nouveaux matériaux.
Wallace Carothers développe dans les années 1930 le nylon et d'autres polymères synthétiques. Dans les années 1950,  Karl Ziegler et Giulio Natta travaillent également sur les polymères, et mènent des recherches qui conduisnt à des matériaux comme le polyéthylène et le polypropylène.

James Watson, Francis Crick et  Rosalind Franklin découvrent en 1953 la structure en double hélice de l'ADN.

Dans les années 2000, Les nanotechnologies (fabrication et application de matériaux à l'échelle nanométrique) commencent à permettre le développement de matériaux à l'échelle nanométrique des matériaux comme le graphène (2004), un matériau bidimensionnel avec des propriétés électroniques, thermiques et mécaniques exceptionnelles. De nouveaux matériaux supraconducteurs à haute température critique sont également découverts dans cette période récente. La chimie verte voit aussi le jour au cours des dernières décénnies, qui s'attache à développer de procédés chimiques plus respectueux de l'environnement. Des propriétés exotiques de la matière sont étudiées au niveau quantique (ex. les cristaux temporels).