物理系统，那些关于空间、时间、物质、能量的普通常识不再适用，必须加以修改。现代物理学的两种核心理论给出关于空间、时间、物质、能量的崭新绘景。量子力学论述发生于原子层级与亚原子层级各种现象的离散性质，以及在关于这些现象的描述里的粒子与波动的互补性质。相对论阐述，处于某参考系的观察者，所观察到在另外一个以相对速度移动的参考系发生的现象。相对论又可分为狭义相对论与广义相对论。狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题是否涉及重力（弯曲时空），即狭义相对论只涉及那些没有重力作用或者重力作用可以忽略的问题，而广义相对