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社会学 历史
十九世纪末期开始，社会学开始蓬勃发展，归功于法国社会学家爱米尔·涂尔干出版大量社会学研究专著，为社会学的规范化和科学化奠定坚实基础，并为确立社会学的学科地位作出重大贡献。他一生致力推动社会学发展，将源自孔德的实证主义发展成实际社会研究的基础。1895年，涂尔干在法国波尔多大学创立欧洲首个社会学系，并出版影响后世的重要著作《社会学方法的规则》，为社会学确立有别于其他社会科学学科的独立研究对象，即社会事实。涂尔干认为，一切社会的观念都具有无形的强制力，塑造人们的意识。人类大多数的意向不是个人自己生成的，而是在外界的引导、熏陶和压迫下形成的。社会事实无法用生理学、心理学或其他研究个体的方法来解释，而必须用社会学的方法、观点解释。至1896年，涂尔干又创办《社會學年鑒》（L'Année Sociologique）期刊，以刊登、传播他与学生的研究成果。在1897年出版的《自杀论》中，他以罗马天主教教徒和新教教徒人口自杀率的差异为例，引证社会学角度和心理学、哲学角度在分析社会事实上的区别，另外此著作也进一步发展结构功能主义理论。对涂尔干来说，社会学可以被形容为：
社会学 历史
踏入20世纪，社会学的学术地位迅速提高，欧洲各地的大学相继成立社会学部。英国第一个社会学系在1904年创建于伦敦政治经济学院，这里也是英国社会学杂志的创刊地。1907年起，英国第一位社会学教授伦纳德·特里劳尼·霍布豪斯开始在伦敦大学担任社会学讲师。1909年，德国社会学家斐迪南·滕尼斯和马克斯·韦伯共同成立德国社会学协会，随后，韦伯又在1919年于德国慕尼黑大学设立德国首个社会学系，并首次提出了反实证主义社会学的理念。弗洛里安·兹纳涅茨基在1920年于波兰亚当·密茨凯维奇大学创立波兰首个社会学系。1923年，法兰克福大学设立了社会研究院（Institut für Sozialforschung）。
社会学 历史
与此同时，美国在社会学方面也有长足的发展。美国社会学家威廉·格雷厄姆·萨姆纳于1875年在耶鲁大学开始教授名为“社会学”的课程。1890年2月，法兰克·威尔森·布莱克默（Frank Wilson Blackmar）在美国堪萨斯大学设立“社会学元素”（Elements of Sociology）课程，并延续至今。1892年，芝加哥学派的代表人物——阿尔比昂·伍德伯里·斯莫尔（Albion Woodbury Small），在芝加哥大学创立社会学系。社会心理学始创者之一的喬治·賀伯特·米德，于密歇根大学任教时遇到查理斯·霍顿·库利和约翰·杜威；米德和杜威两人在1894年转往芝加哥大学任教，这使得社会心理学、象徵互動論（symbolic interactionism，或称符號相互作用論）获得极大的发展。1895年，阿尔比昂·W·斯莫尔创办美国首份社会学学术期刊——美国社会学杂志（American Journal of Sociology）。1905年，美国社会学协会（American Sociological Association，ASA）成立，并成为现今世界上规模最大的社会学家学会。深受涂尔干和马克斯·韦伯思想所影响的美国社会学者塔尔科特·帕森斯，一生致力推动社会学的专业化以及在美国的发展。受地理和历史因素影响，相比起欧洲的经历，美国社会学的发展在历史上较少受到马克思主义的影响，这个文化传统一直延续至今，而美国社会学更着重统计学上的研究方式。
社会学 历史
在中国，上海沪江大学于1913年创立中国大学第一个社会学系（该系在1952年并入华东师范大学），开设包括人类学、理论与应用社会学、社会调查与社会问题以及公民学在内的诸多课程，之后在1917年设立的沪东公社则是中国第一个大学社会学实验基地，被视为中国社会工作服务的前身。
第一次关于社会学的国际合作发生于1893年。法国政府国会核数师勒内·沃尔姆斯创刊国际社会学杂志（Revue Internationale de Sociologie）并担当其主编，随后又成立“国际社会学图书馆”（Bibliothèque Sociologique Internationale）、“巴黎社会学学会”（Société de Sociologie de Paris）、“国际社会学研究所”（Institut International de Sociologie ），其中国际社会学研究所后来与创立于1949年的国际社会学协会合并。
总体而言，社会学形成学术规模的成长期大约处于19世纪末到20世纪30年代。社会学的发展历程可以被看作为对例如工业化、城市化、世俗化等现代性问题的积极回应，或是对社会理性化（rationalization）的理解和反思。在社会学创始初期这段时期期间，社会学领域在欧洲大陆占据主导地位，并与英国的人类学和统计学遵循着类似的发展轨迹、举头并进；但踏入二十世纪以后情况开始逆转，越来越多的社会学家活跃在所谓的“盎格鲁势力范围”（Anglosphere），即以英语为主的地区。与此同时，社会学确立自己的研究范围和方法，独立的学科体系基本形成，而研究范围越来越具体化和专门化。很少早期的社会学家会限定于特定、狭隘的研究主题，例如经济学、法学、心理学、哲学等理论相关领域也是其关注范围。自社会学在十八世纪奠基以来，社会学的认识论、方法、研究架构等一直经历着扩展和分歧，形成百家争鸣的情况。
这一时期形成了以埃米尔·涂尔干为代表的实证主义路线，以马克斯·韦伯为代表的反实证主义路线和以美国芝加哥学派为代表的社会调查的传统的社会学研究局面。涂尔干的社会学理论以社会关系和社会团结为主线展开，坚持社会唯实论和社会整体观，主张在社会整体层次上进行实证性研究。同时他还对社会反常现象和社会偏离行为产生兴趣。韦伯则是倾向于个体主义，即主张对特定的社会行动和社会现象背后的个人动机及隐藏的秘密进行解释。他试图验证任何社会现象背后都有一种无形的、精神的力量在支撑。
当代社会学的发展时期大致从20世纪40年代至今。这一时期的特点是：
社会学 社会学理论
社会学理论经过一百多年的发展，尽管存在着缺乏完整的理论构架和很多彼此矛盾的方面，但已经成为成熟丰富且脉络清晰的理论体系，其中很多理论都有着鲜明的实践指向并在现实生活中发挥了有益的作用。也有很多理论虽然现在还很抽象概要，但也不乏启发性的地方。依照发展程度和时间顺序，社会学理论一般分作古典社会学理论、现代社会学理论和当代社会学理论。
古典社会学理论很大程度上是一些著名社会学家的理论，也就是说这一时期的社会学理论还缺乏完备的理论流派，单个社会学家的理论就能代表这一流派的特征。所以，人们在阐述这一阶段的理论的时候，多是介绍某几个社会学家的理论成果。不过这样的弊端也显而易见，单个社会学家理论成果对整个理论体系的代表在一些情况下过于勉强。所以，通过对其特征的归类和总结，将其归纳为以下四个理论框架。这样一来在对这一时期的理论有较为明晰的认识之后，又能与下一阶段的流派分类衔接。但要对各个理论有深入的了解，还是要回到这些社会学家身上。
社会学 社会学理论
经过古典阶段的积淀，社会学理论摆脱了对哲学和其他社会科学的依赖，真正走上了特色鲜明的学科发展之路。现代社会学理论在取得重大发展的同时，其中的古典社会学理论影子依然清晰可见，这也说明二者的延续性和承袭性。事实上，现代与古典的阶段划分并非是界限分明的，二者除代表性人物和理论流派之外，都存在不少的交集。社会学理论在古典时期的四个理论框架，在此有不断的丰富和发展，随着特征差异增大，这些流派又不断分化，形成新的框架体系。
社会学 社会学理论
社會学理論當中常常用一些抽象和甚至複雜理論框架來解釋和分析社會樣式和宏觀社會結構。社會学理論總跟經典的學科有一個令人不安的關係，就是大部分的重要社會學家從未擔任大學職務。現今社會理論被認為社會學分支，涉足多個科學區域譬如人類學、經濟、神學、歷史等等。第一種社會理論幾乎跟社會學同時誕生。社會學之父——孔德創立第一社會理論——社會演化理論。在19世紀，三大社會理論分別是社會進化論、社會週期論和馬克思主義的歷史唯物主義。雖然它們現在被認為是過時，但是它們卻產生了新理論，像社会积淀论、新進化論、現代化的社會生物學、後工業化的社會理論及多邊理論。跟实验性的自然科學不同，社會理論家很少使用自然科學方法及其他事證方式來證明論點。反而，他們面對非常大型的社會走勢時候都使用一些假說。可是，這些假說需要很長的時間來證明。這正是反對者所批評的重點。對於解構主義者及後現代主義者，他們更質疑所有的研究及方法都是錯誤地承襲下來，很多時候，社會理論被認定為不可證明的。实际上，社会实践是检验社会学说的唯一标准。社会学说在社会实践中产生，在社会实践中检验，在社会实践中发展。
社会学 社会学理论
发生在古希腊社会剧烈的社会转型，促使当时的思想家们不得不认真思考人以及有人组成的群体的问题，黄金时代的提出就是这样一个例子。当时的思想家对于奴隶制度的黑暗也甚为愤慨，但苦于没有更好的制度来替代，对人类命运的发展趋势也难以把握，于是追述往昔，希望回到奴隶制形成之前的社会，恢复人在社会中的尊严。
社会学 社会学理论
其中两位哲人的社会思想尤其能说明问题。柏拉图眼中的人类社会是有机统一的，国家的各个组成部分组成了国家的功能，也从属于整体的调配，社会是一个分工的和不平衡的统一体。圣贤（哲学王）则是居于社会最顶端掌控国家机器的最佳人选，因为他有足够多的经验和知识，能够超越具体部分的利益，实现整个社会的最大福祉。在柏拉图看来，私有财产和家庭这样分散且独立的因素应该为社会整体的发展发挥自己的作用。亚里士多德与此相反。在《政治学》中一系列对人类社会和国家的看法虽然还较为混沌，但其中的社会学思想却是显而易见的，他就认为社会各个部分的独立要素在构成社会整体的同时，也能保持各自的独立性。他指出，社会起源于人的社会本性，即人有集合为群体的本能，但复杂、且异常分化的社会并非由个人组成的，它是建立在一个个群体的基础上，这样有相应的功能和财产的共同体最终组成了社会。
启蒙思想对于西方文明的影响不言而喻，诸多社会科学在一次次的思想解放和突破中诞生，对社会转型产生的社会问题的关注，很大程度上也助推了整个启蒙思想的发展。
社会契约论是这一时期最重要的社会思想，诞生于与教权和王权思想斗争中，由此发展出来的一种契约义务和社会关系结构的世界观，成为社会学起源的直接动因之一。由“天赋人权”为逻辑起点，从而推演出社会发展的趋势，是从自然状态向社会状态的不断演进，人们相互订立契约、建立国家来保障自己天赋之权，并由此发展对私有财产、自由、平等和享乐权利的认识。同时，众多思想家中还有很多对于人类社会的洞见都对之后的社会学思想产生重要影响。
孟德斯鸠关于自然地理条件对社会、国民心态影响的论述，及由此发展的历史演进理论，合同三权分立学说共同构成了他的社会整体论。伏尔泰的自然法权论则是在寻找符合人自然本性的社会立法原则。狄德罗的小康社会思想，让-雅克·卢梭关于社会发展阶段的思想，休谟关于权威对社会影响的观点，亚当·斯密研究的关于商业社会中产生社会分化的命题，福格森关于市民社会的研究，圣西门在工业社会方面的研究以及对实证主义的运用等等，都是这一时期的思想家们对社会思想发展的重要贡献。
社会学 社會研究方法
社會研究主要有“定性研究”和“定量研究”两大类。會用各種方法搜集經驗實證，包括問卷、面談、參與者觀察及統計研究。历史社会学研究属于定性社会研究方法。同样的，社会学与人类学学科的交融催生越来越多社会学家运用民族誌的方法对现代社会进行研究。
不同的方法所面對的困難是它們都根據研究員各自採納的理論基礎來解釋及了解社會。作為功能主義者，艾彌爾·涂爾幹喜歡以社會大規模結構來解釋任何東西。如果他是符號互動者，他便專注人們如何理解別人。馬克思主義者或新馬克思主義者把什麼都化作階級鬥爭。現象學家只是思考大眾對現實如何建立自己的意義。當各方都面對現實社會問題時，常常爭論誰對誰錯，而實際上會把不同方法學結合。
一般觀點將社會學區分為宏觀或微觀兩類，認為分析單位如國家發展，就屬於前者；分析個人精神與家庭等，較屬於後者。這是相當僵化的解決看法。事實上，所謂微觀並非依照研究單位的規模看，微觀較屬於處理社會學基本原型的東西，更觀察在不同單位之間的互動，事實上，在企業之間、乃至於國家之間，也可以視為是一個個個體，研究他們之間的互動關係，以微觀方式處理之，諸如用象徵互動論、現象學方法等。
社会学 社會研究方法
近年來，網際網路成為新的社會學的研究旨趣，如陳德維所言：
一般歐美注意到網際網路的問題，較傾向從媒介角度出發，認為它不僅是一個溝通工具而已，更在於改變人們互動的模式，一如20世紀以前，貨幣出現連帶影響人們的現代都會生活等；或像古騰堡印刷術在歐洲蓬勃之後，對歐洲知識與教育等面向的改變。
社会学 社會學與其他社會科學
社會學家研究時常常分析群體，如社会阶级、社會組織、宗教組織、政治組織及商業組織。他們研究社會群體間的互動、跟蹤源頭及發展過程、分析群體活動對各個成員的影響。社會學家關心社會群體的特徵、群體間或成員間的互動影響及社會特徵（例如：性別、年齡、阶级、種族）對日常生活所帶來的效果。這些社會研究結果能夠協助教育家、立法者、行政人員、社工等解決社會問題並制定公共政策。大部分的社會學家都有多項專長，例如社會組織、社會分層及社會流動、種族關係、教育、家庭、社會心理學、城市、農村、政治及比較社會學、性別角色及關係、人口地理學、老年學、犯罪心理學及社會學應用。近年来，很多社会学家也开始研究性别、阶级和种族相结合而产生的种种社会不平等问题。.
今天，社會學研究人類組織、社會群體、社會互動等等都使用大量比較方法。社會學的發展對其它科學帶來額外的需求，這對研究現代工業社會是十分重要。近年，得到了人類學的啟示，加速了對多元文化及多元國民的研究。
另一方面，社會學朝著微社會結構發展，例如：種族、社會階級、性別及家庭。因為有很多罪案發生、家庭問題產生了很大的社會壓力，急需要社會學來尋找解決方法。
社会学 社會學與其他社會科學
社會學家透過定性研究和定量研究來研究社會關係以預測社會變動。他們希望透過質性研究，如面談及小組討論，對社會運作有更深入的理解。有些社會學家正辯論着從中作出平衡填補兩者之間的空隙。例如：定量研究描述大型社會現象，而定性研究描述個人如何理解大型社會現象。在二十世紀早期，社會學家及心理學家曾對工業社會作出研究，對人類學作出了貢獻。要留意一點的是人類學家都曾對工業社會作出研究。今天社會學及人類學主要分別在於研究不同的理論和方法而不是對象。
社會生物學是綜合社會學及生物學的一門新科學。雖然它很快獲得接受，但仍然有很多爭論的地方因為它嘗試使用進化及生物過程來解釋社會行為及結構。社會生物學家常被社會學家批評過份倚賴基因對行為的影響。社會生物學家卻說在自然之間和哺育存在一個複雜關係。故此社會生物學跟人類學、動物學、進化心理學有密切關係。這仍然是其他科學所不能接受的。一些社會生物學家像Richard Machalek要求使用社會學來研究非人類社會。
社會學跟社會心理學有關係，前者關心社會結構，後者關心社會行為。
军事学
军事学与甚多範疇有關，主要與战争有关。此外，軍事學本身包含了各種學問。军事是政治的一部分，战争是政治的一种延续，是一国或者集团用暴力手段达到自己目标和目的的方式，而目标和目的往往与利益有关。战争是军事的集中体现，但不是唯一的体现。第二次世界大战（1939年－1945年）后的美国和苏联冷战，就是一种威慑基础上的回避战争方式的斗争。在人类可以看到的未来，军事始终是政治生活中重要的方面，并在科学技术上对人类生活予重大影响：人类很多科技成就往往先产生于军事领域然后普及到非军事领域的。
军事学 現代軍事學體系
現代軍事包括軍事理論和軍事科技兩大部分。
軍事理論:军队的建设目的是存在一支能击败任何敌人的综合力量。它明确军事思想集成·装备需求·作战训练的方向，从而根据时代要求展开各项工作来培养军队以满足作战需要。它武装官兵思想，增强作战信念和效能；它整合现有力量，增强针对性和攻击性；它明确军队建设方向，增强军队建设的迫切性和竞争性。
軍事思想
戰爭
武裝力量
軍隊
軍事家
戰略學
軍事制度
軍隊政治工作學
軍事歷史學
軍事地理學
军事学 中華人民共和國教育部门的学科分类
根据中华人民共和国教育部的定义，其下属的一级学科有：军事思想及军事历史、战略学、战役学、战术学、军队指挥学、军制学、军队政治工作、军事后勤学、军事装备学、军事训练学。
信息科学
信息科学（Information science），旧称情报学（漢語中的日語借詞），主要是指以信息为研究对象，包含資訊的分析、收集、分類、處理、儲存、檢索、傳播和保護。從發展脈絡來看，信息科學與計算機科學、心理學、科技和情報機構有相當的關聯，但是信息科學還包括了檔案學、圖書資訊學、博物館學、認知科學、商業、法律、語言學、管理學、數學、哲學、公共政策和社會科學等各個領域，是以扩展人类的信息功能为主要目标的一门综合性学科。
信息科学 理论基础
作为一门新型的综合性学科，信息学的理论主要是建立在数学中的离散数学之上的。因为信息学所研究的对象信息本身即是离散体。在某些特定的条件下，信息学与计算机科学是等价的。
物理学
物理學（源自古希臘語：，羅馬化：physikḗ (epistḗmē)，直译：「大自然的知识」，源自，转写：phýsis，直譯：大自然）是研究物質、能量的本質與性質的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素，所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學，物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式稱為「物理理論」，經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律，直到有一天被證明是有錯誤為止（具可否證性）。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都建構於這些物理定律。:1-2:2-3
物理學是最古老的學術之一。:2物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇，直到十七世紀至十九世紀期間，才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。:193-194物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集，如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的，物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制，有時還會開啟嶄新的跨領域研究。:1-2
物理学
通過創建新理論與發展新科技，物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如，由於電磁學的快速發展，電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现，人類社會的生活水平也得到大幅提升。:1由於核子物理學日趨成熟，核能發電已不再是藍圖構想，但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的嬌弱渺小。
物理学 歷史
「物理」一詞在英文裏是「physics」，最先出自於古希臘文「」，原意是「自然」。在中文裏，「物理」最早可在戰國時期佚書《鹖冠子·王鈇篇》「願聞其人情物理所以嗇萬物與天地總與神明體正之道」中找到，「物理」在這裏指的是一切事物之道理。三國時期，楊泉著有《物理論》，是最早的書名含有「物理」一詞的著作。明末清初科學家方以智受到西方科學影響，撰寫了百科全書式著作《物理小識》，在這裏，「物理」的含義已演化為學術之理，包括自然科學的各門領域與人文學的部分領域。
清朝鴉片戰爭後，西方科學傳入中國，此時的譯者將「physics」翻譯為「格致學」或「格物學」。「格物致知」這詞源自於《禮記．大學》：「致知在格物，格物而後知至」，用白話說，「若要增進知識，必須窮究事物之理，唯有窮究事物之理，才可增進知識」。這句話指出，明瞭事物是增進知識的關鍵方法。在物理學裡，時常會利用觀察、模擬、實驗、推論、演繹等方法來獲得知識，鉴于此，將「physics」翻譯為「格致學」或「格物學」有其道理深意。:2-3
物理学 歷史
中国战国哲学家名家惠施、邓析和公孙龙，以及墨家，曾努力钻研宇宙间万物构成的原因。惠施有十个命题，主要是对自然界的分析，其中有些含有辩证的元素。他说：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”。“大一”是指整个空间大到无所不包，不再有外部；“小一”是指物质最小的单位，小到不可再分割，不再有内部。名家的思想合同异以惠施为代表，认为“天与地卑，山与泽平”，万物“毕异”本为“毕同”，并无区别。后期墨家认为物质世界是由微小的不可再分割的物质粒子所构成。
从古代以來，人们就尝试着了解大自然的奥妙：为什么物体会往地面掉落，为什么不同的物质会具有不同的性质？如此等等。從觀測與分析大自然的現象，早期人們找到其中的樣式，並針對這些樣式提出了各种理论，试图解释大自然的奥妙，然而他們所提出的大多數理論都不正确。以現代準則來看，早期的物理理论更像是一些哲学理论：现代的理论都需要经过嚴格的实验檢驗，而那些早期的理论并没有经过严格证实。像托勒密和亞里士多德提出的理論中，有些就与日常所能观察到的事实相悖。:1, 28
物理学 歷史
儘管如此，仍有許多古學者貢獻出相當正確的理論。古希臘哲學家泰勒斯（前624年－前546年）曾經遠渡地中海，在美索不達米亞埃及學習天文學與幾何，還加以推廣延伸，發揚光大。他預測出公元前585年發生的日蝕，還能夠估算船隻離岸邊的距離，又從金字塔的陰影計算出其高度。泰勒斯拒絕倚賴玄異或超自然因素來解釋自然現象，他主張，任何事件的發生都有其不變與普適的因果關係。:8-10, 28公元前5世紀古希臘哲學家留基伯與學生德謨克利特率先提出原子論，认为所有物質皆是由不會毀壞、不可分割的原子所構成。:14-15古希腊的思想家阿基米德在作用力方面推导出许多正确的定量结论，如對於槓桿原理的解釋:65-66。
從西元850年至950年間，大量希臘學術被翻譯成阿拉伯文。穆斯林科學家從希臘人繼承了亞里士多德物理學。在伊斯蘭黃金時代，他們將這些學術發揚光大，特別強調觀測的動作，發展出一種早期形式的科學方法。:130-131.:362-363
物理学 歷史
伊本·沙爾、肯迪、海什木、伊本·西那等等科學家在光學與視覺領域給出創新理論。海什木在著名著作《光學書》（Kitab al-Manazir）裏，堅定地駁斥了古希臘的視覺理論——發射說，並且給出新理論。倚賴蓋倫關於眼睛內部解剖結構的信息，他說明了光線如何進入眼睛，如何被聚焦與投射至眼睛的後部，他認為眼睛就如同「暗室」，光線進入一個小洞後，在暗室形成顛倒影像。很明顯地，在這裡，他所指的是針孔相機或暗箱。他還描述怎樣用暗室來觀測日蝕。:6-7
海什木的成就在阿拉伯世界並沒有得到應有的重視。十二世紀，他的著作被翻譯成拉丁文，書名為《透視》（Perspectiva）。直至十七世紀，這著作在歐洲是光學的標準參考書，強烈影響了後來约翰内斯·开普勒、威特羅、羅傑·培根等等科學家的研究。:6-7:86, 209
物理学 歷史
經典物理學指的是不涉及到量子力學或相對論的物理學，例如，牛頓力學、熱力學、馬克士威電磁學等等。經典物理學的兴盛時期開始於十六世紀的第一次科學革命，終止於十九世紀末。:67:11尼古拉·哥白尼打響了科學革命的第一槍，他於1543年提出了描述太陽系統的日心說，這理論推翻了托勒密的地心說。在1609年與1619年期間，約翰內斯·克卜勒發表了主導行星運動的定律，他用數學方程準確估算出從天文觀測獲得的行星繞著太陽的公轉數據，從而給予日心說強而有力的理論支持。伽利略·伽利萊做實驗研究物體運動，發現落體定律，並且展示出實驗方法對於科學研究的重要性。他倚賴使用實驗或觀測所獲得的證據，而不是倚靠純粹推理，來證實任何假說的正確性。他強調使用數學來描述物理現象，大自然的語言是數學，假若不懂數學，則無法明白大自然。1687年，艾薩克·牛頓提出的牛頓運動定律和萬有引力定律为經典物理學奠定了穩固的基础，他和戈特弗里德·莱布尼茨創建了微積分，給出一種新的高功能數學方法來研析物理問題。他為第一次科學革命畫上了完美的終止符。:84, 98物理學展現出兩個獨門特徵：使用實驗證據來檢視物理定律、採用數學語言來表述物理定律。物理學逐漸發展進步，成為一門獨立學科。:100:193-194
二十世紀初期，物理學者發現經典物理學存在著極嚴重的瑕疵：邁克生-莫立實驗的零結果不符合經典物理學的預測，黑體輻射譜不符合熱力學的預測，經典電磁學無法解釋光電效應與原子光譜，放射性物質的物理性質貌似與經典物理學的決定論背道而馳。這些瑕疵給學術界帶來了一場前所未有的考驗，徹底地動搖了舊理論體系的基石，導致了二十世紀物理學兩大理論體系相對論和量子力學的出現，进而開始了現代物理學的紀元。相對論和量子力學對於這些難題給出合理解答。不僅如此，物理學者應用相對論和量子力學於像原子、分子等等的微觀系統，以及各種凝聚態宏觀系統，從而更為深切地揭示大自然的工作機制，並且促進物質文明蓬勃發展。:1-2
物理学 核心理論
雖然物理學的研究範圍十分廣泛，物理學者時常會使用到某些物理學的核心理論。這些理論皆已通過很多不同實驗的多次檢驗，並且對於自然現象的預測被認為足夠準確，例如，經典力學的理論能夠準確地描述物體的運動，但必須滿足兩個前提，一是物體尺寸超大於原子、二是物體運動速度超小於光速。:2當今，這些核心理論仍舊是很熱門的研究領域。例如，二十世紀後半期，即在牛頓（1642年–1727年）表述經典力學整整三個世紀之後，學者發現與創建了混沌理論，其揭示了力學系統的決定論可預測性是一個錯誤的觀念。
這些核心理論大致包括於經典力學、量子力學、熱力學、統計力學、電磁學、狹義相對論等等基礎物理學領域，是進階研究專門論題的重要工具。
經典物理學包括那些在二十世紀初已成熟的傳統學術分支領域：經典力學、聲學、光學、熱力學、電磁學等等。
物理学 核心理論
經典力學研究受力物體的運動狀況。牛頓定律是經典力學的基礎定律。經典力學分為靜力學、運動學和動力學。靜力學論述處於靜力平衡的物體所感受到力與力矩。運動學描述物體的運動，完全不考慮力或質量等等影響運動的因素。動力學研究改變物體運動的因素與物體運動如何因此改變。按照表述方式的不同，經典力學又可分為向量力學與分析力學。向量力學著重於論述位移、速度、加速度、力等等向量間的關係，而分析力學則從受力物體運動時的拉格朗日量或哈密頓量來分析物體的運動行為。:緒論:5-6
聲學是研究聲音的製造、控制、傳播、接收與效應的學術領域。超聲波學，生物聲學與電聲學是聲學所包含的一些重要現代分支領域。超聲波學研究超過人類聽覺能力的高頻率聲波，在醫學診斷與醫學治療方面有很多重要用途。生物聲學研究涉及動物的聲波。電聲波學研究電聲設備的操控。
光學專注於光的性質與行為的物理學分支領域。光在幾何光學裡被視為光線，能夠以直線移動，直到遇到不同介質時，才會改變方向。反射、折射等現象都可以用幾何光學的理論來解釋。光在物理光學裡被視為光波，能夠用來描述衍射、干涉、偏振等等現象。:149
物理学 核心理論
熱力學主要研究熱量與機械功彼此之間的轉換。在熱力學裏，通常透過描述物理系統平均性質的宏觀變量，像溫度、內能、熵、壓強等等來解釋自然現象。熱力學研究這些宏觀變量彼此之間的關係（如麦克斯韦关系式）、以及它們的改變對於物理系統的影響。:51-56學習熱力學的起跑點是熱力學定律。熱力學不研究物質的微觀性質，這屬於統計力學領域。從統計力學的理論可以推導出熱力學定律。:195統計力學應用機率論來研究由大量粒子組成的系統的物理行為。統計力學將單獨原子或分子的微觀性質橋接至大塊物質的宏觀性質，對於這些宏觀性質給出微觀層級的詮釋。在大尺度的實驗中可以測量到這些宏觀性質。:ix-x
電磁學描述帶電粒子與電場、磁場的交互作用。電磁學的分支有靜電學、靜磁學、電動力學等等。靜電學研究靜止帶電粒子彼此之間的交互作用。靜磁學研究所有涉及常定磁場的現象。電動力學研究所有涉及加速度帶電粒子、電磁輻射、時變電場與時變磁場的現象。經典電磁學的基礎理論是馬克士威方程式與勞侖茲力方程式。光波是电磁波的一種，可由帶電粒子的加速度運動產生。
物理学 核心理論
經典物理學通常用以闡述日常可觀察尺寸的系統現象，而現代物理學通常用以闡述極端或非常大尺寸、非常小尺寸的系統現象。例如，化學元素可以被辨識的最小尺寸是原子物理學或核子物理學探索物質所操作的尺寸。而粒子物理學操作的尺寸則更為微小，它論述的是基本粒子或由基本粒子組成的粒子。由於使用大型粒子加速器來產生基本粒子需要非常巨大的能量，所以通常粒子物理學又稱為高能量物理學。對於粒子物理學所研究的物理系統，那些關於空間、時間、物質、能量的普通常識不再適用，必須加以修改。:269, 477, 561
現代物理學的兩種核心理論給出關於空間、時間、物質、能量的崭新繪景。量子力學論述發生於原子層級與亞原子層級各種現象的離散性質，以及在關於這些現象的描述裏的粒子與波動的互補性質。相對論闡述，處於某參考系的觀察者，所觀察到在另外一個以相對速度移動的參考系發生的現象。相對論又可分為狹義相對論與廣義相對論。狹義與廣義相對論的區別在於所討論的問題是否涉及重力（彎曲時空），即狹義相對論只涉及那些沒有重力作用或者重力作用可以忽略的問題，而廣義相對論則是研討那些涉及重力的論題。:1-4, 115, 185-187
物理学 核心理論
物理學的一大研究目標是在發現普適定律，即毫無例外的規律，但似乎每一種物理理論都只適用於某些明確值域。:第9.1節大致而言，經典物理學的定律能夠準確地描述長度超大於原子尺度、速度超小於光速的系統。在這適用範圍以外，實驗結果與理論預測並不相符合。狹義相對論徹底地丟棄了絕對時間與絕對空間的概念，且以四維時空取而代之，因此得以準確地描述速度接近光速的系統，即相對論性系統。:11-12量子力學不似經典物理學一般決定性地描述宏觀物體的物理行為，而是統計性地描述微觀系統的物理行為，它成功地通過了當今任何檢試其正確性的精密複雜實驗。:221-225
量子場論統一了量子力學和狹義相對論，是粒子物理學不可或缺的基礎理論。:2電磁交互作用與弱交互作用也已被合併為電弱交互作用。:338-346物理學者期望在不久的未來，電磁交互作用、強交互作用與弱交互作用能夠被收斂在大一統理論的論述內。:84-85廣義相對論將時空延伸為動態的彎曲時空，能夠描述大質量系統和宇宙的大尺寸結構。:3-4但是，廣義相對論與其它種類的基礎相互作用表述尚未能被統一為單一理論；科學家仍舊在發展幾種可能的量子引力理論。
物理学 與其它學術領域之間的關係
數學是研讀物理必備的工具之一，這包括幾何、代數、微積分等等。應用這些數學工具，物理學者可以從物理定律推導與演算出很多有意思的結果。例如，1912年，圖利奧·勒維奇維塔獲知阿爾伯特·愛因斯坦在探索重力的相對性理論中，遇到一些挫折，他便力勸愛因斯坦學習張量微積分。愛因斯坦採納了勒維奇維塔的建議，勤學張量微積分，并於1915年成功創立了廣義相對論。如同大多數英國的理論物理學者，羅傑·潘洛斯讀大學時專修數學，因此有深厚的數學造詣，能夠將拓撲學方法引入相對論研究，證明在每一個黑洞的中心存在著一個奇點，這就是在宇宙學裏著名的奇性定理。:462, 469
物理学 與其它學術領域之間的關係
數學在物理學裏的主要角色並不是推導與演算的優良工具，它還扮演了一個更關鍵的角色：作为一種抽象語言，担当精準地表述物理定律之重要責任。實際而言，物理定律必須先用數學語言來表述，然後才能將數學工具的功能發揮至極。伽利略在1622年著作《分析者》裏提到，數學是大自然表達其內涵所用的語言，假若棄之不用，則無法瞭解大自然的任何一句話。物理學依賴數學來給出準確的公式、準確或近似的解答、定量的結果或預測。理查·費曼在著作《物理之美》裏也有類似的表示，他认为，不知道數學的人很難真正地理解大自然的美，尤其是最深刻的自然之美……假如你想知道任何有關大自然的事物，或者想鑑賞大自然，就必須瞭解大自然所用的語言。
數學語言在表述物理定律的同時，也表述出內含的數學概念。例如，根據量子力學的數學表述，在量子力學裏，有兩個基礎概念：物理系統的量子態是以希爾伯特空間的單位向量來代表，從觀察物理系統得到的可觀察量是以作用於這些向量的厄米算符來代表。一旦找到了這兩個基礎物理概念的對應數學概念，整個線性代數的理論都可以立刻應用於量子力學。這凸顯出數學的重要性與適應性。
物理学 與其它學術領域之間的關係
在數學理論裏瀰漫著數學語言，其伴隨的數學概念往往會指出前進的道路，有時甚至會衍生出經驗預測。這並不只是巧合，而恰恰反映出在數學與物理之間無比深奧的關係。例如，1915年，广义相对论最初创立之时，尚没有甚麼牢靠的经验性观测基础，它在当时所能解释的最著名现象就是牛顿力学无法解释的水星近日点的反常进动。1919年天体物理学者亚瑟·爱丁顿爵士观测到了广义相对论预言的光线在太阳引力场中的偏折（这一实验直到1959年才开始被精确地定量测量），这在当时是对广义相对论最有力的支持。時至今日，广义相对论的理論預測已由實驗測量結果证实。
物理學是一门基礎科學，不是應用科學。物理學也被認為是基礎科學中的基礎科學，因為其它自然科學的分支，像化學、天文學、地球物理學、生物學的理論都必須遵守物理定律:94ff。例如，化學研究物質的性質、結構、化學反應（化學專注於原子尺寸，這是化學與物理的主要界線）。結構的形成是因為粒子與粒子之間彼此相互作用。能量守恆、動量守恆、電荷守恆等，這些物理定律主導了物質性質和化學反應，以往化學家只能使用各種模糊的概念建立的理論也都因量子物理的發展而得到更為正確的了解。
物理学 與其它學術領域之間的關係
應用物理學指的是針對實際用途而進行的物理研究。應用物理學的課程規畫通常會選修一些應用學科的課程，像地質學或電機工程學。應用物理學與工程學不同，應用物理學不會特別地設計某種元件或機器，而是用物理理論或從事物理研究來發展某種新科技或解析某問題。
工程學應用到很多物理理論。例如，在學習建造橋樑與其它建築物的技術之前，必須先學會靜力學的理論。設計世界一流的音樂廳，必須先學會聲學。設計與製造更優良的光學元件必須先精思熟讀光學。經過考慮種種物理因素而設計出來的飛行模擬器、電子遊戲、電影等等，會顯得更加維妙維肖、栩栩如生。
化學研究物質的性質、組成、結構、以及变化规律。化學研究的對象涉及物質之間的相互關係，或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關於兩種物質接觸、變化，即化學反應，又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波，當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關於物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關係，而這些關係並不涉及化學反應。准确的说，化学的研究范围是包括分子、电子、离子、原子、原子团在内的核-电子体系。隨著量子物理的發展，化學也吸收了量子物理的理論建立了更完備的理論基礎。
物理學使用的一些探本溯源、格物致知的方法也可用於跨學科領域。物理學或多或少地影響了很多重要學術領域，例如，經濟物理學應用大量物理學裏的理論與方法來解析經濟學問題，這些問題時常會涉及不確定性或混沌。
物理学 學術研究
科學方法是一種用來解答問題的系統性程序，通過這種程序，可以發展出對於大自然現象的合理解釋。從觀察自然現象、閱讀書籍或討論中，時常會找到有意義的問題。假若問題過於複雜，則必須剝除其無關緊要部分，找到核心思想，將問題簡化，:191-192進而發展出能夠解釋這問題並且被實驗檢試的假說。經過實驗檢試後，或許需要對於假說加以改善或駁回。這嚴格過程可能會重複多次，直到假說的預測能夠符合實驗結果為止，這假說才能被學術界接受成為科學理論。:295-297:66ff
物理学 學術研究
實驗檢試必須擁有抓出科學理論的瑕疵的能力。卡爾·波普爾強調，科學理論必須具有可證偽性。換句話說，必須能夠對於理論預言與實驗結果做比較，假若兩者不一致，則不能承認這科學理論的正確性。然而近期，有些弦理論學者與宇宙學者主張，一個足夠精緻並且能夠對相關問題給出解釋的理論不需要通過實驗檢試，例如，至今為止，弦理論是唯一能夠統一四種基本相互作用的理論，但是它所提出的額外維度概念，是無法做實驗觀測到的。在宇宙學方面，多重宇宙論、前大爆炸理論都涉及到無法觀測到的論述。理論物理學者保羅·斯泰恩哈特表示，宇宙暴脹理論不是科學理論，因為所有觀測結果都會與它的預測相符合，換句話說，它不具可證偽性。對於這些理論是否為科學理論這問題，必須更加仔細研究與辯論。
物理學研究大致分為理論研究與實驗研究。理查·費曼表明兩者的相同與不同之處：:39
理論物理學者想像、推演與猜想新的定律，但不做實驗，而實驗物理學者則是做實驗、想像、推演與猜想。
物理学 學術研究
理論研究和實驗研究一般是分開進行的，然而它們彼此之間息息相關、缺一不可。實驗結果對於理論發展給出建議，理論預測對於實驗設計給出引領。:148
過去幾百年來，實驗結果驅使了理論物理的進展，最近幾十年來，物理學的演進方式已大幅度改變，在某些物理學分支領域，理論預測驅使了實驗物理的方向。通常而言，當實驗者發現一個新現象，而已知理論無法解釋這新現象時，或者當根据新理論所作出的預測，可以通過設計精緻實驗來檢驗時，持著大膽假設，小心求證的研究態度，物理學往往會有所進展。例如，在大型強子對撞機進行的各項研究完美地展示出理論物理學與實驗物理學的互助互補。由於先前理論物理學者預測希格斯玻色子存在，實驗物理學者才會堅持不斷地做實驗探索其蹤跡，在經過幾十年努力後，終於證實了希格斯玻色子確切存在。當今，理論物理學者正等待更多實踐數據來指示未來的理論研究方向。
實驗物理學者設計與完成實驗來檢試理論的預測與探索新的物理現象。實驗物理學者探索大自然奧秘的方式有兩種，一種是消極方式，如同天文觀測者的作法，因為無法操控宇宙星體的物理行為，另一種是積極方式，如同粒子實驗者的作法，操控粒子來展示其行為與性質。:1-2
物理学 學術研究
實驗物理學擴展了工程學與科技，也被工程學與科技所擴展。涉及基礎研究的實驗者，在做實驗時，時常會接觸到像粒子加速器或激光一類的先進器材；而那些涉及應用研究的實驗者，時常會在工業就職，开發像正電子發射計算機斷層掃描、電晶體一類的科技。有時候，某些很有意思的區域，雖然理論物理學者尚未探索論證，實驗者也會先行做實驗檢驗測試。:30-31:157
理論物理學者試圖發展數學模型，這模型必須能夠合理地解釋其所針對的物理現象，這模型的預測還必須與實驗數據相符合。:9理論物理學應該可能是影響最大、成本最少的基礎研究領域。理論物理學推進了人類對於大自然的基本知識，又對於明日科技撒播了珍貴的種子。半導體、太阳能电池、激光、全球定位系统、發光二極管、核裂變、核磁共振等等對於人類文明有重大貢獻的科技皆是源於理論物理學者給出的突破。
唯象專家努力探索理論與實驗之間錯綜複雜的交集區；他們專注於研究從實驗所觀測到的複雜現象，試圖找到這些複雜現象與物理理論之間的關係。唯象專家計算理論模型的預測，並將這些預測跟實驗數據做比較。:111
物理学 學術研究
物理學涵蓋廣泛的自然現象，從微乎其微的基本粒子（像：夸克、微中子、電子）到龐大無比的超星系團都是研究對象。很多千變萬化的現象，都可用更基礎的現象來做合理的描述與解釋。物理學是一門基礎科學，:94ff物理學者致力於追根究底，發掘這些現象的根本原因，並試圖尋覓其中任何連結關係。物理學者努力研究所得到的結果大致可歸納為一些明確的基礎定律。其它許多學術領域，像生物學、化學、地質學、工程學等等，所涉及的物質系統都遵守這些基礎定律。但是，這些基礎定律仍不完全。物理學對於自然現象所給出的描述與解釋，只是近似事實，而不是絕對事實。:3ff:66-71
物理学 學術研究
舉例而言，古希臘人知道像琥珀一類的物質，當與毛皮磨擦時，會出現吸引力，使得這兩種磨擦物互相吸引。:50這性質後來稱為電性。在十七世紀，學者開始慎密地研查這性質。:8另外，在亞洲大陸的那一端，古中國人觀測到某些石頭（磁石），會通過某種看不見的作用力互相吸引。這性質後來稱為磁性。也是在十七世紀，學者開始嚴格地窮究其起因。:8經過燃膏繼晷、廢寢忘食的努力，物理學者終於明白了這兩種自然現象的基本成因——電与磁。但是，在二十世紀，經過更深入的研究，物理學者發現電与磁是電磁相互作用的兩種不同表現。今天，這統一各種各樣相互作用的程序仍舊方興未艾，物理學者認為電磁相互作用和弱相互作用是電弱相互作用的兩種不同表現。物理學者的終極目標是找到一個完美的萬有理論，其能夠解釋大自然的一切本質。
現代物理研究大致分類為天文物理學、原子分子与光物理学、粒子物理學、凝聚態物理學、應用物理學等等。有些大學的物理系也提供物理教育研究。
物理学 學術研究
自20世紀以來，物理學的各個領域越加專業化，大多數物理學者整個職業生涯只專精於一個領域，像阿爾伯特·愛因斯坦（1879–1955）和列夫·朗道（1908–1968）這樣的全才大師現在寥若晨星。
粒子物理學研究組成物質的基本粒子，它們的結構與它們彼此之間的交互作用。另外，粒子物理學者設計與發展進行研究所需要的高能量加速器、探測器與探用分佈式處理系統的電腦程式。由於在大自然的一般條件下，許多基本粒子不存在、存在的生命周期極短或無法單獨出現，需待物理學者使用極高能量的粒子加速器碰撞來產生這些基本粒子，因此粒子物理學也被稱為高能物理學。
標準模型可以正確地描述基本粒子之間的交互作用。這模型能夠說明12種已知粒子（夸克和輕子），這些粒子彼此之間以強力、弱力、電磁力或引力進行交互作用。這些粒子會互相交換規範玻色子（分別為膠子、光子、W及Z玻色子）。標準模型還預測了希格斯玻色子的存在。2012年，歐洲核子研究組織宣布，探測到希格斯玻色子。:49-52
物理学 學術研究
原子分子与光物理学專注於研究原子、分子與光，以及研究光与物质之間、物質与物质之間的相互作用。闡明物理的基礎定律、了解物質是怎樣在原子與分子層次組構而成、明白光與物質之間的相互作用、發展出新技術與新器件，這些是原子分子与光物理学的中心目標。原子分子与光物理学發展出的實驗與理論技術，時常會被應用於其它科學領域，例如，化學、天文物理學、生物學、醫藥學等等。對於很多其它科學領域，通過發展關於控制與操縱原子、分子與光的方法，或通過精確測量與分析它們的物理性質，或通過發展出新方法來製成具有某種特定性質的光，原子分子与光物理学扮演著賦能的角色。:1
原子物理學研究原子的結構與物理性質。:148原子物理學的研究主要分為三種趨勢。第一是研究自然基礎定律，這通常會涉及到高精確度測量。第二是了解原子的結構，以及原子與光的相互作用。第三是研究原子與電子之間、原子和離子之間的相互作用。:53
物理学 學術研究
分子物理學嘗試了解分子的結構與物理性質，分子與分子之間怎樣相互作用與進行反應，以及更複雜的物質狀態，例如液體等等。分子物理學是跨立於物理與化學之邊界的一門學問，其常用的重要工具有光譜學、衍射、共振、分子束、質譜學等等。分子物理學的主要研究目標為：分子的形狀與結構、分子的對稱性、分子的內部能量態、分子的光學性質與電磁性質、探測分子的方法、在科技與生物學與醫藥學領域的應用。:88:10-13
光物理學研究光的性質、光與物質之間的交互作用，這包括光的生成與探測、線性與非線性光學過程、光譜學。光物理學的內容與應用光學、光工程學很鄰近。光物理學專注於光的基礎物理研究，應用光學注重於應用相關科技在其它科學領域，而光工程學則注重於光學器件的設計與發展。一些前瞻性研究領域為激光、激光光譜學、量子光學與量子相干、飛秒光學、激光冷卻、激光捕捉等等。:110
凝聚態物理學研究物質的宏觀物理性質，例如，從測量物質的密度、磁化強度、電導率、熱導率等等所獲得的數據可以得知它們對於外界影響的反應。在粒子與粒子之間的相互作用都是已知的交互作用的前提下，凝聚態物理學對於分析與描述多粒子系統給出工作框架。凝聚態物理學專注於多粒子系統，凝聚態指的是由大量粒子組成，並且粒子與粒子之間存在很強的交互作用的系統。:1-3常見的凝聚態有固態和液態，由於原子與原子之間因電磁力而形成的化學鍵，才會出現這些物態。比較罕见的凝聚態包括發生於非常低溫系統裏的超流體和玻色-愛因斯坦凝聚態、在某些物質裏的傳導電子展現的超導態、 在某些磁性物質內部因為定域於原子晶格的自旋而出現的鐵磁態和反鐵磁態。:85-87
守恆定律與對稱性破缺主導了物質的宏觀性質，這是凝聚態物理學的一個重要概念。在由大量粒子組成的孤立系統裡，粒子數、能量、動量、電荷量等等都是守恆量。在足夠高溫度狀況下，這系統具有較高的對稱性，例如在自由空間裡的旋轉對稱性與平移對稱性。假設降低溫度，則會凝聚出新的熱力學穩定態，其具有越來越多的對稱性破缺，因此，對稱性會變得越來越低。:1-3
凝聚態物理學起源於十九世紀固體物理學和低溫物理學的發展，當今是物理學的最大分支，與化學、材料科學、纳米科技有相當程度的重疊。
天文物理學主要研究的是宇宙星體的性質與結構。這包括恆星、行星、星系、星雲、暗星、黑洞等等。天文學與宇宙學是它的姊妹學術領域，很難將它們做嚴格區分。簡略而言，天文學測量星體的位置、運動、光度等等，例如，某恆星的位置與光譜，天文物理學嘗試了解星體的本質，例如，某恆星的內部結構與形成機制，宇宙學企圖解釋宇宙的整體或大尺度結構的本質，例如，大爆炸或宇宙暴脹的機制。
由於天文物理學是一門很廣泛的學問，天文物理學者通常需要用到很多不同的學術理論，例如，經典力學、電磁學、統計力學、量子力學、相對論、粒子物理學等等，將這些學術理論應用於天文研究，例如，類星體、緻密雙星、大尺度結構、恆星動力學等等，時常可以得到很有意義的答案。
物理学 近期研究
雖然物理學是最古老的學術之一，時至今日，仍有許多具突破性的劃時代研究在物理的各個分支領域夜以繼日、如火如荼地進行中。
在凝聚態物理學領域裡，某些物質在溫度高於50 K仍舊具有超導電性，物理學者不清楚促成這高溫超導現象的機制為何。很多凝聚體實驗的目標是製成可使用的自旋電子學元件和量子計算機元件。
在粒子物理學領域，支持後標準模型物理学的實驗证据已開始陸續出现。在這些結果之中，比較重要的是微中子具有非零質量的徵象。這實驗結果合理解答了矚目已久的太陽微中子缺失問題，即有些微中子在從太陽傳播到地球的路途中，會轉換為實驗無法偵測的別種類微中子的现象。帶質量微中子的物理研究是很熱門的理論與實驗題目。辨明微中子震盪與反微中子震盪的不同之處也是個重要題目，其可以對於為什麼宇宙裡到處都是物質，而不是反物質這個宇宙學難題給出解答。很多實驗都在尋找惰性中微子的蛛絲馬跡。
物理学 近期研究
高能量大型強子對撞器已開始偵測14TeV能量域，精緻的後標準模型超對稱理論所預測的粒子，或是約占宇宙物質85%的暗物質，這些都是大型強子對撞器的探索目標。歐洲核子研究組織（CERN）宣布，大型強子對撞機已發現希格斯玻色子，但數量有限，無法詳細觀察其性質，未來通過蒐集更多數據，例如希格斯玻色子的各種衰變管道的頻率，預期將能夠發現任何不符合標準模型之物理行為，以及找到任何不同種類的希格斯玻色子。
在理论物理学領域，理論物理學者嘗試將量子力學和廣義相對論統一成為量子引力理論。這研究已延續了大半個世紀，但至今仍未得到滿意的答案。現今幾個比較成功的理論為M理論、超弦理論、圈量子引力论。:296
在天文物理学領域，許多天文和宇宙現象仍舊沒有找到合意的解答，如超高能量宇宙射線、重子不對稱性、星系自轉問題等等。:60, 187-188.以下列出一些重要論題：
雖然，高能物理、量子物理、天文物理等領域有很大的突破與進展，但對於許多涉及複雜系統、混沌、湍流等等日常發生的現象，科學家仍是一知半解。:30地震、斷裂、生命等等現象只會發生於離平衡很遠的狀況，其所出現的系統稱為離逖平衡系統。很多關於平衡系統或近平衡系統的物理行為都已被了解，但是，物理學者只知道些許主導離逖平衡系統的基本原理。
天文學
天文學是一門研究天體和發生在宇宙中各種現象的自然科學。它使用數學、物理和化學來解釋它們整體的起源和演化。天文學研究的對象包括行星、衛星、恆星、星雲、星團、星系、流星體、小行星和彗星等等。相關現象包括超新星爆炸、伽瑪射線暴、類星體、耀變體、脈衝星和宇宙微波背景輻射。更通俗地說，天文學研究起源於地球大氣層之外的一切事物。宇宙學是天文學中研究整個宇宙的一個分支。
天文學是最古老的自然科學之一。在早期文明有記載的歷史中，有對夜空進行了有條不紊的觀測。這些包括巴比倫、希臘、印度、中國、瑪雅和許多古代的美洲原住民，以及埃及天文學。在過去，天文學包括各種各樣的學科，如天體測量學、天文航海、觀測天文學和曆法的製作。
天文學
專業天文學分為觀測和理論兩個分支。觀測天文學的重點是從對天體的觀測中獲取數據，然後利用物理學的基本原理對這些數據進行分析。理論天文學的方向是發展電腦或分析模型來描述天體和天文現象。這兩個領域相輔相成：理論天文學試圖解釋觀測結果，觀測被用來證實理論的結果。
天文學是為數不多，讓業餘愛好者能積極參與的科學之一。對於瞬變事件的發現和觀測尤其如此。業餘天文學家的參與幫助了許多重要的發現，例如發現新的彗星。
天文學 語源
漢語中「天文」一詞最早出現於《易傳》。《易經·賁卦·彖辭》：「剛柔交錯，天文也；文明以止，人文也。觀乎天文，以察時變；觀乎人文，以化成天下。」「文」是指一切現象或形相，「天文」就是指自然現象。
天文學的英文單詞「astronomy」來自希腊語「ἀστρονομία」（羅馬化：astronomia），後者由「ἄστρον」（羅馬化：astron，意為「恆星」）和後綴「-νομία」（羅馬化：-nomia，意為「⋯⋯之法則」）所組成。
天文學不應與占星術混淆，後者是一種聲稱人類事務與天體位置相關的信仰體系。雖然這兩個領域有著共同的起源，但它們現在完全不同了。
天文學 語源
「天文學」和「天體物理學」是同義詞。根據嚴格的字典定義，「天文學」是指「研究地球大氣層外的物體和物質及其物理和化學性質」，而「天體物理學」是指天文學的一個分支，處理「天體和現象的行為、物理性質和動力學過程」。在某些情况下，如徐遐生的介紹性教科書《物理學宇宙》中所述，「天文學」可用於描述該學科的定性研究，而「天體物理學」則用於描述該科目面向物理學的版本。然而，由於大多數現代天文學的研究都涉及與物理學相關的學科，因此現代天文學實際上可以被稱為天體物理學。有些領域，如天體測量學，純粹是天文學，而不是天體物理學。科學家對這一主題進行研究的各個部門可能會使用「天文學」和「天體物理學」，部分取決於該部門在歷史上是否隸屬於物理部門，而且許多專業的天文學家擁有物理學學位，而不是天文學學位。 該領域領先的科學期刊的一些標題包括《天文期刊》、《天文物理期刊》和《天文與天體物理學報》。
天文學 歷史
在早期的歷史時期，天文學只包含觀測和預測肉眼可見天體的運動。在一些地方，早期文化留存了大量的文物，而除了儀式用途外，這些文物可能具有一些天文目的。通常，這些文物還可以用來確定季節，這是瞭解何時種植作物和瞭解一年長度的重要因素。
在望遠鏡等工具發明之前，對恆星的早期研究是用肉眼進行的。隨著文明的發展，最顯著的是在埃及、美索不達米亞、希臘、波斯、印度、中國和中美洲，天文觀測台被組裝起來，關於宇宙性質的思想開始發展。大多數早期天文學都是繪製恆星和行星的位置圖，這門科學現在被稱為天體測量學。通過這些觀測，形成了關於行星運動的早期想法，並在哲學上探索了太陽、月球和地球在宇宙中的性質。當時，地球被認為是宇宙的中心，太陽、月球和恆星圍繞地球旋轉。這被稱為宇宙的地心模型，或以托勒密之名命名為托勒密體系。
早期，一個特別重要的發展是數學和科學天文學的開始，它始於巴比倫人，他們為後來在許多其它文明中發展起來的傳統天文學奠定了基礎。巴比倫人發現月食以一種被稱為沙羅的週期重複發生。
天文學 歷史
繼巴比倫人之後，古希臘和希臘化世界在天文學方面取得了重大進展。希臘天文學的特點是從一開始就尋求對天象的合理物理解釋。西元前3世紀，薩摩斯的阿里斯塔克斯估計了月球和太陽的大小與距離，他提出了一個地球和行星繞太陽旋轉的太陽系模型，現在稱為日心說模型。西元前2世紀，喜帕恰斯發現了歲差，計算了月球的大小和距離，並發明了已知最早的天文儀器：星盤。喜帕恰斯還創建了一個包含1,020顆恆星的綜合目錄，並且北半球的大部分星座源自希臘天文學。安迪基西拉机械装置（約西元前150–西元前80年）是早期的類比計算機，旨在計算給定日期的太陽、月球和行星位置。直到14世紀，當機械天文鐘出現在歐洲時，類似複雜性的科技人工製品才重新出現。
天文學 歷史
中世紀（直到13世紀）的歐洲有許多重要的天文學家。沃林福德的理查（1292-1336）對天文學和鐘錶學做出了重大貢獻，包括發明了第一個天文鐘，可以測量測量行星和其他天體之間角度的矩儀，以及可用於天文計算，如月球、太陽和行星的經度，並且可以預測日食，被稱為「Albion」的行星定位儀。尼科爾·奧雷姆（1320–1382）和尚·布里丹（1300–1361）首先討論了地球自轉的證據，此外，布里丹還發展了動力理論（現代科學理論慣性的前身），該理論能够證明行星能够在沒有天使干預的情况下運動。喬治·馮·佩爾巴赫（1423–1461）和約翰內斯·米勒（1436–1476）幫助取得了天文學的進步，對幾十年後哥白尼發展日心模型起了重要的作用。
天文學 歷史
天文學在伊斯蘭世界和世界其它地區蓬勃發展，這導致9世紀初穆斯林世界出現了第一個天文台。在964年，本星系群中最大的星系仙女座星系，在波斯穆斯林天文學家阿卜杜勒-拉赫曼·蘇菲的《恒星之書》中已經有相關的描述。埃及的阿拉伯天文學家阿里·伊本·里德旺和中國天文學家於1006年觀測到有記錄以來視星等最亮的恆星事件：超新星SN 1006。伊朗學者比魯尼觀察到與托勒密相反，太陽的遠地點（地球的遠日點）是移動的，而不是固定的。一些對科學做出重大貢獻的著名伊斯蘭（主要是波斯和阿拉伯）天文學家包括巴塔尼、薩比特·伊本·庫拉、阿卜杜勒-拉赫曼·蘇菲、比魯尼、阿爾-宰爾嘎里、阿爾-比利安蒂，以及馬拉蓋天文台和兀魯伯天文台的天文學家。當時的天文學家引入了許多現在用於單顆恆星的阿拉伯恆星名稱。
也有人認為大辛巴威和廷布克圖的廢墟有可能是天文台。在後古典主義的西非中，天文學家研究了恆星的運動及其與季節的關係，根據複雜的數學計算繪製了天體圖以及其他行星的精確軌道圖。桑海的歷史學家馬哈茂德·卡蒂記錄了1583年8月的流星雨。歐洲人以前認為，撒哈拉以南的非洲，在殖民前的中世紀沒有天文觀測，但現代的發現表明情况並非如此。
天文學 歷史
在六個多世紀的時間裏（從中世紀晚期恢復古代學術到啟蒙運動），天主教會對天文學研究的財政和社會支持，可能比所有其他機構都多。教會的動機之一是找到復活節的日期。
在文藝復興期間，尼古拉斯·哥白尼提出了太陽系的日心模型。他的工作得到了伽利略和克卜勒的擴展，在哥白尼的基礎上進一步完善日心說。克卜勒是第一個設計出正確描述行星繞太陽運動細節系統的人，然而，他並沒有成功地寫下建立起這個理論背後的定律。最終解釋行星運動的是牛頓，他發明了天體力學和引力定律。牛頓還開發了反射望遠鏡。
望遠鏡的尺寸和質量的改進導致了進一步的發現。英國天文學家約翰·佛蘭斯蒂德編輯的星表收錄了超過3,000顆恆星；法國天文學家尼古拉-路易·德·拉卡伊製作了更巨大，收錄了10,000顆南天恆星的星表。天文學家威廉·赫雪爾製作了星雲和星團的詳細目錄，並於1781年發現了行星天王星，這是第一顆新發現的行星。
在18-19世紀，尤拉、克萊羅和達朗貝爾對三體問題的研究，導致能更準確預測月球和行星的運動。這項工作由拉格朗日和拉普拉斯進一步完善，可以根據行星和衛星的擾動來估計它們的質量。
天文學 歷史
天文學的重大進步伴隨著新技術的引入而來，包括分光鏡和攝影術。約瑟夫·夫朗和斐在1814-15年在太陽光譜中發現了大約600條光譜線，克希荷夫在1959年將其歸因於不同元素的存在。恆星被證明與太陽相似，但具有更廣泛的溫度、質量和大小。
到了20世紀，科學家才認識到地球所身處的銀河系是一個獨立的星系，並且在銀河系外還存在別的星系。這些星系都在遠離銀河系，科學家以此發現宇宙正在膨脹。
直到20世紀，地球與恆星集團所在的銀河系，才被證明是宇宙中眾多的星系之一。觀察到的這些星系都在遠離銀河系的退行，導致了宇宙膨脹的發現。理論天文學導致了對黑洞和中子星等天體存在的猜測，而這些天體被用來解釋類星體、脈衝星、耀變體和電波星系等觀測到的現象。物理宇宙學在20世紀取得了巨大的進步。在20世紀初，大爆炸理論的模型被公式化，宇宙微波背景輻射、哈伯定律和宇宙元素的豐度都有力地證明了這一點。 太空望遠鏡已經能够屏除大氣層的阻擋，在大氣層之上對電磁波頻譜的各部分進行觀測。在2016年2月，雷射干涉重力波天文台（LIGO）項目宣佈，在2015年9月首次直接探測到源自黑洞碰撞的重力波訊號，展開了以重力波進行天文觀測的時代。
天文學 觀測天文學
可見光，乃至整個電磁輻射光譜，是人類對天象的主要觀測途徑。觀測天文學的不同領域可依電磁波譜的區域所分，其中有的波長可從地球表面觀測，稱之大氣窗口，有的則須要在高海拔甚至在地球大氣層以外才能有效觀測。
電波天文學使用波長超出可見光範圍，大於約一毫米的電磁輻射。因為觀測到的無線電波可以被視為波，而不是離散的光子，電波天文學與大多數其它形式的觀測天文學不同。因此，測量無線電波的振幅和相位相對容易，而在較短的波長下則不是那麼容易。
雖然有些無線電波是由天體直接發射的，是熱發射的產物，但觀察到的大部分無線電發射是同步輻射的結果，這是在電子繞磁場運行時產生的。此外，星際氣體產生的許多譜線，特別是21釐米處的氫光譜線，可以在無線電波長下觀察到。
在無線電波長下可以觀察到各種各樣的其它物體，包括超新星、星際氣體、脈衝星和活躍星系核。
天文學 觀測天文學
紅外天文學建立在對紅外輻射的檢測和分析之上，此類輻射的波長比紅光更長，超出了人類肉眼的可見的光波範圍。紅外光譜可用於研究太冷而無法輻射可見光的天體，例如行星、星周盤以及光線被塵埃阻擋的星雲等。紅外輻射的波長較可見光長，所以可以穿透可見光所無法穿透的塵埃雲，有助於研究分子雲深處的年輕恆星和星系核中心。來自廣域紅外線巡天探測衛星（WISE）的觀測在揭示許多銀河系的原恆星及其宿主星團方面特別有效。
因為大氣本身會產生大量的紅外輻射，因此除了接近可見光的紅外波長外，這些輻射會被地球大氣層吸收或被掩蓋。因此，紅外天文臺必須位於地球高處乾燥的地方或太空中。一些分子在紅外線的波段有較強的輻射，這允許研究太空的化學；更具體地說，它可以探測彗星中的水。