物理
物理學是物質的自然科學，涉及物質研究，其基本成分，其通過時空的運動和行為以及能量和力的相關實體。物理學是最基本的科學學科之一，其主要目標是了解宇宙的行為。專門從事物理領域的科學家被稱為物理學家。
物理學是最古老的學科之一，並且通過其包括天文學，也許是最古老的學科。在過去的兩千年中，物理，化學，生物學和數學的某些分支是自然哲學的一部分，但是在17世紀的科學革命期間，這些自然科學本身就成為了獨特的研究努力。物理學與許多研究的跨學科領域相交，例如生物物理學和量子化學，物理學的界限並未牢固地定義。物理學的新思想通常解釋了其他科學研究的基本機制，並提出了這些和其他學術學科（例如數學和哲學）中研究的新途徑。
物理進步通常可以實現新技術。例如，對電磁，固態物理和核物理學的理解的進步直接導致了新產品的開發，這些新產品已經急劇改變了現代社會，例如電視，計算機，家用電器和核武器；熱力學的進步導致工業化的發展；力學的進步啟發了微積分的發展。
歷史
物理學一詞來自拉丁文（“自然研究”），本身就是希臘φυσική （ phusikḗ “自然科學”）的借用，該術語源自φύσις （ phúsis的起源，自然，財產，財產'）。
古代天文學
天文學是最古老的自然科學之一。公元前3000年之前約會的早期文明，例如蘇美爾人，古埃及人和印度河谷文明，具有預測性的知識，並且對太陽，月亮和星星的動作有了基本的認識。據信代表神的星星和行星經常受到崇拜。雖然對恆星觀察到的位置的解釋通常是不科學的，而且缺乏證據，但這些早期觀察為後來的天文學奠定了基礎，因為發現星星在天空中穿越了巨大的圓圈，這無法解釋行星的位置。
根據Asger Aaboe的說法，在美索不達米亞可以找到西方天文學的起源，而西方在確切科學中的所有努力都來自巴比倫已故的天文學。埃及天文學家留下了關於星座和天體動作的知識的紀念碑，而希臘詩人荷馬在他的Iliad和Odyssey中寫道了各種天體。後來的希臘天文學家提供了今天仍在使用的名稱，對於北半球可見的大多數星座。
自然哲學
自然哲學起源於古希臘（公元前650年 - 公元前650年），當時像Thales這樣的秘密哲學家拒絕自然現象的非自然主義解釋，並宣布每個事件都有自然原因。他們提出了通過理性和觀察驗證的思想，他們的許多假設在實驗中被證明是成功的。例如，在Leucippus及其學生Democritus提出的大約2000年之後，原子論被發現是正確的。
中世紀歐洲和伊斯蘭教
西羅馬帝國在五世紀落下，這導致歐洲西部的知識追求下降。相比之下，東羅馬帝國（也稱為拜占庭帝國）抵制了野蠻人的襲擊，並繼續推進包括物理學在內的各種學習領域。
在六世紀，米利特斯的伊西多爾（Isidore）對阿基米德（ Archimedes ）的作品進行了重要的彙編，該作品被複製在阿基米德（Archimedes）的palimpsest中。
拜占庭學者在六世紀的歐洲約翰·菲洛洛斯（John Philoponus ）質疑亞里士多德（ Aristotle ）的物理學教學，並指出了其缺陷。他介紹了動力理論。直到Philoponus出現，亞里士多德的物理學才被審查。與亞里士多德（Aristotle）基於言語論點的亞里士多德（Aristotle）不同，Philoponus依靠觀察。關於亞里士多德的物理Philoponus寫道：
但這完全是錯誤的，與任何形式的口頭論點相比，實際觀察結果可能更有效地證實了我們的觀點。因為如果您從相同的高度下降兩個重量，其中一個重量是另一個重量，那麼您會發現運動所需的時間比不取決於權重的比率，而是差異及時是很小的。因此，如果權重的差異不大絕不可以忽略不計，一個身體的重量是另一個身體的兩倍
Philoponus對亞里士多德物理學原則的批評是十個世紀後的伽利略·伽利略（Galileo Galilei）在科學革命期間的靈感來源。伽利略認為亞里士多德物理學有缺陷，在他的作品中大大引用了Philoponus。在1300年代，巴黎大學藝術學院的老師讓·伯里達（Jean Buridan）發展了動力的概念。這是朝著慣性和動力的現代思想邁出的一步。
伊斯蘭獎學金從希臘人那裡繼承了亞里士多德物理學，在伊斯蘭黃金時代，伊斯蘭獎學金進一步發展，尤其是重點放在觀察和先驗推理上，發展了科學方法的早期形式。
儘管亞里士多德的物理原則受到批評，但重要的是要確定他基於自己的觀點的證據。當思考科學和數學的歷史時，值得注意的是要承認老年科學家的貢獻。亞里士多德的科學是當今學校教授的科學的骨幹。亞里士多德（Aristotle）發表了許多生物學作品，包括動物的一部分，他在其中也討論了生物科學和自然科學。提及亞里士多德在物理和形而上學的發展中的作用以及他的信仰和發現在當今的科學課程中如何教授的角色也是不可或缺的。亞里士多德為他的發現提供的解釋也很簡單。當考慮元素時，亞里士多德認為每個元素（地球，火，水，空氣）都有自己的自然位置。這意味著由於這些元素的密度，它們將恢復到大氣中的特定位置。因此，由於其重量，火將在頂部，在火下方的空氣，然後是水，然後是地球。他還說，當少數一個元素進入另一個元素的自然位置時，較少的元素將自動進入自己的自然位置。例如，如果地面上有火，則火焰朝空中升起，試圖回到其屬於其自然的地方。亞里士多德將他的形而上學稱為“第一哲學”，並將其描述為“存在”的研究。亞里士多德將運動範式定義為包含同一體內不同區域的存在或實體。這意味著，如果一個人在某個位置（a）他們可以移至新位置（b），並且仍然佔用相同數量的空間。這涉及亞里士多德的信念，即運動是連續的。在物質方面，亞里士多德認為，對象的類別（例如位置）和質量（例如顏色）的變化被定義為“變化”。但是，物質的變化是物質的變化。這也類似於當今物質的想法。
他還設計了自己的運動定律，其中包括1）較重的物體會更快地下降，速度與重量成正比和2）掉落的物體的速度取決於它掉落的密度對象（例如，空氣） 。他還指出，當涉及到暴力運動時（當對象通過第二個對象施加力時，對物體施加力時的運動），該物體移動的速度只會像應用到其上的力的量度一樣快或強。當今物理課中教授的速度和力量規則也可以看出這一點。這些規則不一定是當今物理學中描述的，而是它們大多相似。顯然，這些規則是其他科學家修改和編輯他的信念的骨幹。
伊斯蘭學術獎學金中最著名的創新是在光學和視覺領域中，它來自許多科學家的作品，例如伊本·薩爾（Ibn Sahl） ，艾爾·金迪（Al-Kindi） ，伊本·艾爾·海瑟姆（ Ibn al-Haytham） ， al-farisi和avicenna 。最著名的作品是《光學書》 （也稱為Kitābal-Manāẓir），由Ibn al-Haytham撰寫，其中他介紹了古希臘關於視覺觀念的替代方法。在他的《理論》和《吉塔布·曼·曼》中的論文中，他介紹了對攝像機的鏡頭現象（他歷史了一千年的針孔相機）的研究，並進一步深入研究了眼睛本身的工作方式。利用以前學者的知識，他開始解釋光線如何進入眼睛。他斷言，光線是專注的，但是對眼睛背面的光線投射的實際解釋必須等到1604年。
七卷光學書籍（ Kitab al-Manathir ）影響了從視覺感知理論到中世紀藝術觀點的本質，在東方和西方的觀點，已有600多年的歷史。其中包括後來的歐洲學者和同胞，從羅伯特·格羅塞斯特（Robert Grosseteste ）和萊昂納多·達·芬奇（Leonardo da Vinci）到約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler） 。
《光學書》的翻譯對歐洲產生了影響。從中，後來的歐洲學者能夠建造複製那些Ibn al-Haytham構建和理解視覺工作方式的設備。
古典
當現代早期歐洲人使用實驗和定量方法來發現現在被認為是物理定律時，物理學成為一門獨立的科學。
此期間的重大發展包括用地中心的哥白尼模型更換太陽系的地心模型，該法律管理著行星體的運動（由伽利略在望遠鏡上的先驅工作和觀察性的天文學工作的行星機構（由1609年至1619年之間的開普勒確定）（確定） 16和17世紀，以及艾薩克·牛頓（Isaac Newton ）對運動定律和普遍重力的發現和統一（這將以他的名字命名）。牛頓還開發了計算，即連續變化的數學研究，該研究提供了解決物理問題的新數學方法。
隨著能源需求的增加，在工業革命期間的研究工作引起的熱力學，化學和電磁學方面的法律發現。包含經典物理學的法律仍然廣泛用於以非相關速度行進的日常量表上的對象，因為它們在這種情況下提供了近似值，量子力學和相對論等理論在這種量表上簡化了其經典等效物。古典力學的不准確性非常小的物體和非常高的速度導致20世紀現代物理學的發展。
現代的
現代物理學始於20世紀初期，麥克斯·普朗克（Max Planck）在量子理論中的工作和阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein ）的相對論。這兩種理論都是由於某些情況下經典力學的不准確性而出現的。經典力學預測，光速取決於觀察者的運動，這無法通過麥克斯韋電磁劑方程所預測的恆定速度來解決。愛因斯坦的特殊相對論理論糾正了這種差異，該理論取代了快速移動物體的經典力學，並允許持續的光速。黑體輻射為經典物理學提供了另一個問題，當普朗克提出材料振盪器的激發僅在與其頻率成正比的離散步驟中可能性進行糾正。這以及光電效應和一個完整的理論預測電子軌道的離散能級，導致量子力學的理論在很小的範圍內改善了經典物理學。
Werner Heisenberg ， ErwinSchrödinger和Paul Dirac將率先啟用量子力學。從這項早期工作和相關領域的工作中，得出了粒子物理的標準模型。在2012年發現具有與希格斯玻色子一致的特性的粒子之後，所有標準模型預測的基本顆粒似乎都存在。然而，超出標準模型的物理學，具有超對稱性等理論是一個活躍的研究領域。總體上，數學領域對這一領域很重要，例如概率和群體的研究。
哲學
在許多方面，物理學源於古希臘哲學。從泰勒斯（Thales）的第一次嘗試刻畫物質，到democ省的扣除，這些扣除應將其降低到不變狀態到結晶的托勒密天文學，以及亞里士多德的書籍物理學（一本關於物理學的早期書籍，試圖從哲學上的觀點），各種希臘哲學家提高了自己的自然理論。直到18世紀後期，物理學一直被稱為自然哲學。
到19世紀，物理學被認為是與哲學和其他科學不同的學科。物理學與其他科學一樣，依靠科學哲學及其“科學方法”來促進對物理世界的了解。科學方法採用先驗推理以及後驗推理和使用貝葉斯推理來衡量給定理論的有效性。
物理學的發展回答了早期哲學家的許多問題，並提出了新的問題。研究圍繞物理學的哲學問題，物理學的哲學，涉及諸如時空的本質，確定論和形而上學的觀點，例如經驗主義，自然主義和現實主義。
許多物理學家都寫了關於他們作品的哲學含義，例如倡導因果決定論的拉普拉斯（Laplace）和關於量子力學的文章的埃文·施羅丁（ErwinSchrödinger ）。數學物理學家羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）被斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）稱為柏拉圖主義者，彭羅斯（Penrose）在他的書《通往現實之路》中討論了這一視圖。霍金將自己稱為“毫無羞恥的還原派”，並對彭羅斯的觀點提出了疑問。
核心理論
物理學涉及各種系統，儘管所有物理學家都使用了某些理論。這些理論中的每一個經過實驗測試多次測試，發現自然的近似是足夠的。例如，經典力學理論準確地描述了物體的運動，只要它們比原子大得多，並且以遠比光速移動的速度移動。這些理論仍然是當今積極研究的領域。混亂理論是經典力學的一個方面，是在20世紀被牛頓（1642-1727）的原始經典力學表述後三個世紀發現的。
這些中心理論是研究更專業主題的重要工具，任何物理學家，無論其專業化如何，都將在其中識字。這些包括經典力學，量子力學，熱力學和統計力學，電磁和特殊相對論。
古典
古典物理學包括在20世紀初在20世紀初（古典力學，聲學，光學，熱力學和電磁學）公認和發達的傳統分支和主題。經典力學與運動中的力和身體有關的身體有關，可以分為靜態（研究身體或身體不受加速的力的力的研究），運動學（無需考慮運動的運動研究）和動力學（運動和影響其力的力的研究）；力學也可以分為固體力學和流體力學（稱為連續力學），後者包括靜液壓學，水動力學，空氣動力學和氣動性等分支。聲學是對聲音如何產生，控制，傳輸和接收的研究。聲學的重要現代分支包括超聲波，對人類聽力範圍以外的非常高頻率的聲波的研究；生物聲學，動物呼喚和聽力的物理學以及電聲，使用電子設備操縱聲波。
光學是光的研究，不僅與可見光有關，而且還與紅外和紫外線輻射有關，這些輻射表現出所有可見光現象，例如可見性，例如，例如，反射，折射，干擾，干擾，衍射，分散和偏振，並極化。熱是一種能量的形式，是由物質組成的顆粒所擁有的內部能量。熱力學處理熱力與其他形式的能量之間的關係。自19世紀初發現它們之間的緊密聯繫以來，已經將電力和磁性作為物理學的單一分支進行了研究。電流會產生磁場，並且不斷變化的磁場會誘導電流。靜電處理靜止電荷，帶有移動電荷的電動力學以及靜止磁極的磁靜態。
現代的
古典物理學通常在正常觀察範圍內關注物質和能量，而現代物理學的大部分都涉及在極端條件下的物質和能量的行為，或者在很大或很小的規模上。例如，原子質和核物理學研究可以鑑定出可以鑑定出化學元素的最小規模。基本顆粒的物理學的規模甚至更小，因為它與最基本的物質單位有關。該物理學的分支也被稱為高能物理學，因為在粒子加速器中產生多種類型的顆粒所需的極高能量。在這個規模上，空間，時間，物質和能量的普通，常識的概念不再有效。
現代物理學的兩種主要理論呈現出與古典物理學所呈現的時空概念和物質概念的不同圖景。古典力學將自然近似為連續，而量子理論則與原子和亞原子水平上許多現象的離散性質有關，以及在描述這種現象時粒子和波的互補方面。相對論與觀察者有關的參考框架中發生的現象的描述有關。相對論的特殊理論涉及在沒有引力場的情況下運動以及與運動的相對論的一般理論及其與重力的聯繫。量子理論和相對論都在現代物理學的許多領域都發現了應用。
現代物理學中的基本概念
不同之處
儘管物理學本身旨在發現普遍的法律，但其理論在於適用性的明確領域。
寬鬆地說，古典物理的定律準確地描述了其重要長度尺度大於原子量表並且其運動比光速慢得多的系統。在該領域之外，觀察結果與經典力學提供的預測不匹配。愛因斯坦（Einstein）貢獻了特殊相對論的框架，該框架用時空取代了絕對時間和空間的概念，並允許對其組件具有速度接近光速的系統的準確描述。 Planck，Schrödinger等引入了量子力學，這是粒子和相互作用的概率概念，允許對原子和亞原子量表進行準確描述。後來，量子場理論統一量子力學和特殊相對論。一般相對性允許一個動態的，彎曲的時空，可以很好地描述高度龐大的系統和宇宙的大規模結構。一般相對論尚未與其他基本描述統一；正在發展幾種量子重力理論。
與其他領域的關係
先決條件
數學提供了一種緊湊而精確的語言，用於描述自然界的順序。畢達哥拉斯，柏拉圖，伽利略和牛頓指出並提倡這一點。一些理論家，例如希拉里·普特南（Hilary Putnam）和佩內洛普（Penelope）的瑪蒂（ Penelope Maddy） ，認為邏輯真理，因此數學推理取決於經驗世界。這通常與以下說法相結合：邏輯明確法則在世界結構特徵中發現的普遍規律性，這可以解釋這些領域之間的特殊關係。
物理學使用數學來組織和製定實驗結果。從這些結果中，可以獲得精確或估計的解決方案，或定量結果，從中可以做出新的預測並實驗確認或否定。物理實驗的結果是數值數據，及其測量單位和測量中錯誤的估計值。基於數學的技術，例如計算，使計算物理成為研究的活躍領域。
本體論是物理學的先決條件，但不是數學的先決條件。這意味著物理學最終與對現實世界的描述有關，而數學也關注抽像模式，甚至超出現實世界。因此，物理語句是合成的，而數學語句是分析性的。數學包含假設，而物理學則包含理論。數學語句必須僅在邏輯上是正確的，而物理語句的預測必須與觀察到的和實驗數據相匹配。
區別是明確的，但並不總是很明顯。例如，數學物理學是數學在物理學中的應用。它的方法是數學的，但其主題是物理的。該領域的問題從“物理狀況的數學模型”（系統）和將應用於該系統的“物理定律的數學描述”開始。每個用於求解的數學語句都有難以找到的物理含義。最終的數學解決方案具有易於找到的含義，因為它是求解器所尋找的。
純物理學是基本科學的一個分支（也稱為基礎科學）。物理學也被稱為“基本科學”，因為自然科學的所有分支（例如化學，天文學，地質學和生物學）都受到物理定律的約束。同樣，化學通常被稱為中央科學，因為它在聯繫物理科學方面的作用。例如，化學研究物質的特性，結構和反應（化學對分子和原子量表的關注將其與物理學區分開來）。形成結構是因為顆粒相互施加電力，特性包括給定物質的物理特徵，並且反應受物理定律（例如能量，質量和電荷的保存）約束。物理學應用於工程和醫學等行業。
應用和影響
應用物理學是物理研究的一般術語，旨在特定用途。應用的物理課程通常在應用學科中包含一些類別，例如地質或電氣工程。它通常與工程學不同，因為應用物理學家可能沒有特別設計某些東西，而是在使用物理學或進行物理研究，目的是開發新技術或解決問題。
該方法類似於應用數學的方法。應用物理學家在科學研究中使用物理學。例如，從事加速器物理學的人可能會尋求為理論物理學研究建立更好的粒子探測器。
物理學在工程中大量使用。例如，靜態（一種機械子領域）用於建造橋樑和其他靜態結構。聲學的理解和使用導致聲音控制和更好的音樂廳；同樣，光學元件的使用會創建更好的光學設備。對物理學的理解可以使更逼真的飛行模擬器，視頻遊戲和電影，並且在法醫調查中通常至關重要。
有了標準的共識，即物理定律是普遍的，並且不會隨著時間的流逝而改變，物理可以用來研究通常會陷入不確定性中的事物。例如，在研究地球起源的研究中，物理學家可以合理地對地球的質量，溫度和旋轉速率進行合理的建模，這是時間的函數，允許時間向前或向後推斷，從而預測未來或先前的事件。它還允許在工程上進行模擬，以加快新技術的開發。
也有相當大的跨學科性，因此許多其他重要領域都受到物理學的影響（例如，生態物理學和社會物理學領域）。
研究
科學的方法
物理學家使用科學方法來測試物理理論的有效性。通過使用有條理的方法將理論的含義與從其相關實驗和觀察中得出的結論進行比較，物理學家可以更好地以邏輯，無偏見和可重複的方式來測試理論的有效性。為此，進行實驗並進行觀察以確定理論的有效性或無效性。
科學定律是一種關於關係的簡潔言語或數學陳述，表達了某些理論的基本原則，例如牛頓的普遍吸引力定律。
理論和實驗
理論家試圖開發數學模型，這些模型既與現有的實驗一致，又可以成功預測未來的實驗結果，而實驗者則設計並執行實驗來測試理論預測並探索新現象。儘管理論和實驗是單獨發展的，但它們會強烈影響並彼此依賴。當實驗結果反對現有理論的解釋，促使人們對適用的建模的強烈關注以及新理論產生可實驗測試的預測，這激發了新實驗（並且通常相關設備）的開發時，經常會出現物理進展。
在理論和實驗相互作用的物理學家被稱為現象學家，他們研究了在實驗中觀察到的複雜現象，並將其與基本理論聯繫起來。
從歷史上看，理論物理學從哲學中汲取了靈感。電磁主義是這種方式統一的。除了已知的宇宙之外，理論物理學領域還處理假設問題，例如平行宇宙，多元宇宙和更高的維度。理論家援引這些想法，希望通過現有理論解決特定問題；然後，他們探討了這些思想的後果，並致力於做出可測試的預測。
實驗物理學擴展，並由工程和技術擴展。參與基礎研究設計並使用諸如顆粒加速器和激光器等設備進行實驗的實驗物理學家，而參與應用研究的設備經常在行業中起作用，開發諸如磁共振成像（MRI）和晶體管等技術。 Feynman指出，實驗者可能會尋求理論家對尚未探索的領域。
範圍和目標
物理學涵蓋了廣泛的現象，從基本顆粒（例如夸克，中微子和電子）到星系的最大超級群體。這些現像中包括是組成所有其他事物的最基本對象。因此，物理學有時被稱為“基本科學”。物理學的目的是描述自然界在簡單現象方面發生的各種現象。因此，物理學的目的是將觀察到的事物與人類聯繫起來，以使根本原因聯繫起來，然後將這些原因連接在一起。
例如，古代中國人觀察到某些岩石（ Lodestone和Magnitite ）被無形的力量吸引。這種效果後來被稱為磁性，該效果是在17世紀首次嚴格研究的。但是，甚至在中國人發現磁性之前，古希臘人就知道諸如琥珀色之類的其他物體，當用毛皮擦拭時，就會引起兩者之間的類似隱形吸引力。這也是在17世紀進行嚴格研究的，並被稱為電力。因此，物理學已經從某種根本原因（電和磁性）方面了解了兩種自然觀察。然而，在19世紀的進一步工作表明，這兩種力量只是一種力量的兩個不同方面 -電磁主義。今天，“統一”力的這一過程仍在繼續，現在認為電磁和弱核力量是電子相互作用的兩個方面。物理學希望找到一個最終的原因（一切理論），以了解自然是為什麼的（有關更多信息，請參見下面的當前研究）。
研究領域
當代物理學研究可以廣泛分為核和粒子物理。凝聚態物理學;原子，分子和光學物理學；天體物理學；和應用物理。一些物理部門還支持物理教育研究和物理外展。
自20世紀以來，各個物理學領域已經變得越來越專業，如今，大多數物理學家都在一個領域為他們的整個職業生涯工作。現在在多個物理學領域工作的“普遍主義者”，例如愛因斯坦（1879-1955）和Lev Landau （1908-1968），現在非常罕見。
下表顯示了物理學的主要領域以及它們所採用的理論和概念。
核和粒子
粒子物理學是對物質和能量的基本成分以及它們之間的相互作用的研究。此外，粒子物理學家設計並開發了本研究所需的高能加速器，檢測器和計算機程序。該領域也稱為“高能物理學”，因為許多基本顆粒不自然發生，而僅在其他顆粒的高能碰撞中產生。
當前，標準模型描述了基本粒子和場的相互作用。該模型解釋了通過強，弱和電磁基本力相互作用的12個已知物質粒子（夸克和葉子）。動力學是用交換量規玻色子（分別為gluons ， w和z玻色子和光子）的物質顆粒來描述的。標準模型還預測了一種稱為希格斯玻色子的粒子。 2012年7月，歐洲粒子物理實驗室CERN宣布檢測與Higgs Boson一致的粒子，這是HIGGS機制的組成部分。
核物理學是研究原子核的成分和相互作用的物理領域。核物理學最廣為人知的應用是核電發電和核武器技術，但是該研究在許多領域中提供了應用，包括核醫學和磁共振成像的領域，材料工程中的離子植入以及地質和考古學中的放射性碳年代。
原子，分子和光學
原子，分子和光學物理學（AMO）是對單個原子和分子規模的物質和光的研究。這三個領域由於它們的相互關係，所使用的方法的相似性以及相關能量尺度的共同點而被分組在一起。這三個領域均包括經典，半古典和量子處理。他們可以從顯微鏡視圖（與宏觀的視野相反）對待主題。
原子物理學研究原子的電子殼。當前的研究重點是原子和離子的量子控制，冷卻和捕獲，低溫碰撞動力學以及電子相關對結構和動力學的影響。原子物理學受細胞核的影響（請參閱超細裂解），但核內現象（例如裂變和融合）被認為是核物理學的一部分。
分子物理學專注於多原子結構及其與物質和光的內部和外部相互作用。光學物理學與光學不同，因為它傾向於不關注宏觀物體對經典光場的控制，而是關注光場的基本特性及其與微觀領域中物質的相互作用。
凝結物
凝結物理學是涉及物質宏觀物理特性的物理領域。特別是，它關注的是，每當系統中的粒子數量非常大，並且它們之間的相互作用很強時，這些階段就會出現。
凝結相的最熟悉的例子是固體和液體，它們是由原子之間電磁力的鍵合產生的。更外來的冷凝階段包括在非常低溫下某些原子系統中發現的超流體和玻色 - 山凝結物，某些材料中傳導電子表現出的超導階段以及旋轉原子鏈球上旋轉的鐵磁和抗磁相的超導階段。
凝結物理學是當代物理學的最大領域。從歷史上看，凝聚的物理學是從固態物理學生長的，現在被認為是其主要子場之一。 1967年，菲利普·安德森（Philip Anderson）重命名為固體狀態理論時，顯然是由菲利普·安德森（Philip Anderson）重命名的，顯然是由菲利普·安德森（Philip Anderson）創造的。1978年，美國物理社會的固態物理學部更名為冷凝物理學的劃分。 。冷凝物理物理學與化學，材料科學，納米技術和工程學有很大的重疊。
天體物理學
天體物理學和天文學是物理學的理論和方法在恆星結構，恆星進化，太陽系的起源以及相關宇宙學問題的研究中的應用。由於天體物理學是一個廣泛的主題，因此天體物理學家通常採用許多物理學學科，包括力學，電磁，統計力學，熱力學，量子力學，相對論，核和粒子物理學以及原子和分子物理學。
卡爾·詹斯基（Karl Jansky）在1931年發現的，從天體發出的無線電信號發起了射電天文學科學。最近，天文學的邊界已通過太空探索擴大。地球大氣的擾動和乾擾使紅外，紫外線，伽馬射線和X射線天文學所必需的空間觀測。
物理宇宙學是對宇宙在最大尺度上的形成和演變的研究。阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）的相對論在所有現代宇宙學理論中都起著核心作用。在20世紀初期，哈勃（Hubble）的發現，宇宙正在擴大，如哈勃圖所示，促使競爭對手的解釋稱為穩定狀態宇宙和大爆炸。
大爆炸核合成的成功和1964年宇宙微波背景的發現證實了大爆炸。大爆炸模型取決於兩個理論支柱：阿爾伯特·愛因斯坦的一般相對論和宇宙學原理。宇宙學家最近建立了宇宙進化的λCDM模型，其中包括宇宙通脹，暗能量和暗物質。
預計在接下來的十年中，從費米伽瑪射線太空望遠鏡的新數據中出現了許多可能性和發現，並大量修改或闡明了宇宙的現有模型。特別是，在未來幾年中，可能會有圍繞暗物質的巨大發現的潛力。費米將尋找證據表明暗物質由弱相互作用的大顆粒組成，並與大型強子對撞機和其他地下探測器進行了相似的實驗。
IBEX已經在產生了新的天體物理發現：“沿太陽風的終止衝擊，沒有人知道是什麼創造了ena（充滿活力的中性原子）色帶”，但每個人都同意這意味著地球際的教科書圖片 -太陽系的包裹著裝滿了太陽風的帶電顆粒的包裹口袋正在穿過彗星形狀的星際介質的“銀河系風”，這是錯誤的。”
目前的研究
物理學的研究在許多方面都在不斷發展。
在凝結物理學中，一個重要的未解決的理論問題是高溫超導性。許多冷凝的物質實驗旨在製造可行的旋轉型和量子計算機。
在粒子物理學中，超出標準模型的物理學的第一批實驗證據已經開始出現。其中最重要的是中微子的質量非零。這些實驗結果似乎已經解決了長期的太陽中微子問題，大規模中微子的物理學仍然是主動理論和實驗研究的領域。大型強子對撞機已經找到了Higgs玻色子，但未來的研究旨在證明或反對超對稱性，從而擴展了粒子物理的標準模型。目前，關於暗物質和暗能量的主要奧秘的性質的研究也在進行中。
儘管在高能量，量子和天文物理學方面取得了很多進展，但許多涉及複雜性，混亂或湍流的日常現象仍然很少了解。似乎可以通過巧妙地應用動態和力學來解決的複雜問題仍然無法解決；例如，在水滴的形狀中形成沙留，水滴的形狀，表面張力災難的機理以及在動搖的異質收集中進行自我選擇。
自1970年代以來，這些複雜的現象因多種原因而受到了越來越多的關注，包括現代數學方法和計算機的可用性，這使得可以以新的方式對複雜系統進行建模。複雜的物理學已成為越來越多的跨學科研究的一部分，這是通過研究空氣動力學的湍流和生物系統模式形成的觀察來說明的。在1932年的流體力學年度評論中，霍拉斯·蘭姆（Horace Lamb）說：
我現在是一個老人，當我死去去天堂時，我希望有兩個事項。一種是量子電動力學，另一種是流體的湍流。關於前者，我很樂觀。
教育
職業
物理學家是一位專門研究物理領域的科學家，它涵蓋了物理宇宙中物質和能量的相互作用。物理學家通常對現象的根或最終原因感興趣，通常以數學術語構想他們的理解。它們在各種長度尺度上進行了廣泛的研究領域的工作：從亞原子和粒子物理學到生物物理學，到整體上宇宙的宇宙學長度尺度。該領域通常包括兩種類型的物理學家：專門研究自然現象的實驗物理學家以及實驗的發展和分析，以及專門研究物理系統數學建模以合理化，解釋和預測自然現象的理論物理學家。
物理學家可以將其知識應用於解決實際問題或開發新技術（也稱為應用物理或工程物理學）。也可以看看
- 地球科學- 與地球有關的自然科學領域
- 神經物理學- 生物物理學的分支，涉及生理方法的開發和使用以獲取有關神經系統的信息
- 心理物理學- 與身體刺激和心理學感知有關的知識分支
- 量子物理學- 原子和亞原子量表的物理特性的描述
- 數學與物理學之間的關係- 研究數學和物理學如何相互關係
- 科學旅遊- 前往著名科學地點