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天文學 觀測天文學
從歷史上看，光學天文學，也稱為可見光天文學，是天文學最古老的形式。觀測影像最初是手工繪製的。在19世紀末和20世紀的大部分時間裏，影像都是用攝影設備拍攝的。現代的影像是使用數位探測器，特別是使用電荷耦合器件（CCDs）製作的，並記錄在現代介質上。然而，可見光本身從大約4000Å延伸到7000Å（400 nm to 700 nm），同樣的設備可以用來觀察一些近紫外線和近紅外輻射。
紫外線天文學使用的紫外線波長介於100至3200 Å（10至320 nm）。這些波長的光會被地球大氣層吸收，因此需要從高層大氣或太空進行觀測。紫外線天文學最適合研究熱藍色恆星（OB星）的熱輻射和光譜發射線，它們在這個波段非常明亮。在紫外線下常見的其它天體包括其它星系中的藍色恆星，行星狀星雲、超新星遺跡和活動星系核。然而，由於紫外線很容易被星際塵埃吸收，所以取得的數據必須再利用其它方法加以校準。
天文學 觀測天文學
X射線天文學在X射線範圍觀測天體。宇宙中的X射線來自於同步輻射、溫度高於1千萬開爾文的稀薄氣體發出的熱輻射（見軔致輻射）以及溫度高於1千萬開爾文的稠密氣體發出的熱輻射（見黑體輻射）。發出X射線的天體有：X射線聯星、脈衝星、超新星遺跡、橢圓星系、星系群及活動星系核等。由於X射線會被地球大氣層吸收，所以X射線觀測必須用高空氣球、火箭或X射線天文衛星進行。
伽馬射線天文學所觀測的是電磁波譜中波長最短的輻射。伽馬射線可通過康普頓伽瑪射線天文台等衛星或成像式大氣契忍可夫望遠鏡來觀測。切倫科夫望遠鏡不直接探測伽馬射線，而是觀測大氣吸收伽馬射線時所產生的可見光閃光。
伽馬射線暴是突然發出伽馬射線的天體，持續時間從幾毫秒到幾千秒不等，大部分伽馬射線源都屬於此類。只有一成的伽馬射線源為持續性射源，這包括脈衝星、中子星及活動星系核等可能為黑洞的天體。
除了電磁輻射以外，還能通過一些別的方法研究天象。
天文學 觀測天文學
中微子天文學利用屏蔽效果極佳的地下中微子探測器測量中微子的流量。這類設施包括俄美鎵實驗（SAGE）、GALLEX、超級神岡探測器等。絕大數穿過地球的中微子都來自太陽，但也曾經有探測到24顆來自SN 1987A超新星爆發的中微子。宇宙射線由極高能量粒子（原子核）組成，在進入地球大氣層時會衰變或被吸收，過程中會產生一系列的衍生粒子。現今的天文台可通過探測此類粒子來研究宇宙射線。未來的中微子探測器能力將會提高，有望探測到宇宙射線衝擊大氣時所發出的粒子。
引力波天文學通過觀測引力波來研究遙遠的大質量天體，是一門新興的天文學領域。雷射干涉引力波天文台（LIGO）是其中一座正在運行的引力波探測器，它在2015年9月14日探測到歷史上首個引力波訊號，訊號源自雙黑洞。2017年，LIGO和室女座干涉儀共同探測到首個來自雙中子星（GW170817）的引力波訊號。
科學家可結合電磁輻射、中微子和引力波等不同方法研究同一個天體，這種做法稱為多信使天文學。
天文學乃至所有科學中最古老的一個領域，是對各天體位置的測量。在歷史上，準確測量日、月、行星、恆星的位置，有天文航海和制訂曆法等作用。
18世紀開始，天文學家以精確測定的行星位置作為基礎，發展出完善的引力攝動理論，可以極精確地推算過去和未來的行星位置。這門學科稱為天體力學。今天，科學家對近地天體進行大規模追蹤，目的是預測這些天體何時會近距離略過地球以及評估與地球相撞的風險。
太陽系周邊恆星的視差是宇宙距離尺度的起始點。在用視差測量附近恆星的距離後，可以通過比對，推測遙遠恆星的各種屬性。通過測量恆星的徑向速度和自行，天文學家可以繪出銀河系內恆星的運行軌跡，從而算出銀河系暗物質的分佈。
1990年代，天文學家開始利用多普勒光譜學觀察太陽系周邊恆星的擺動。這種方法可以用來發現一些較大的系外行星（詳見系外行星偵測法）。
天文學 理論天文學
理論天文學家的研究手段包括數學模型及用電腦做數值模擬，即天體物理學。數學模型一般能揭示天文現象背後更深層次的原理，數值模擬則可以演示現實中難以觀察的現象。
天文學 具體分支
太陽離地球約8光分，或稱之天文單位，是距離地球最近，也是天文研究最為關注的恆星。太陽是一顆典型的主序矮星，屬於G2V類，年齡有46億年。雖然太陽不是一顆變星，但太陽粒子數會上下波動，每11年為一太陽週期。太陽粒子是太陽表面上溫度較平均低的區域，一般有強烈的磁場活動。
自進入主序至今，太陽的亮度已增加了40%，期間它的亮度有過週期性波動，對地球上的氣候有著極大的影響。例如，蒙德極小期很可能導致了中世紀期間的小冰期。
在結構上，人們一般所能見到的太陽表面稱為光球，光球以外是一層薄薄的色球，色球以外有一層薄薄的過渡層，溫度劇烈上升，直到最外面的超高溫日冕。太陽的中心有著極高的溫度和壓力，足以產生持續的核聚變。包圍著中心的是輻射層，這裡的等離子體以輻射的形式把能量傳遞出來。輻射層以外是對流層，這裡的氣體以對流的形式把能量傳遞到外層。科學家相信，對流層氣體的翻滾運動所產生的磁場活動導致了太陽粒子的形成。
天文學 具體分支
太陽時時刻刻都從表面向外噴射大量的等離子體粒子，就是所謂的太陽風。太陽風會一直達到太陽系的邊緣──太陽層頂。太陽風在經過地球時會與地磁場（磁層）相互作用，會因此轉向，但也有一部分會被困在環繞地球的范艾倫輻射帶中。當太陽風粒子沿著磁場線進入地球兩極的大氣層時，就會產生極光。
行星科學的研究對象，除了有太陽系內的行星、衛星、矮行星、彗星、小行星等等，還包括太陽系外行星。科學家最先通過望遠鏡觀察太陽系內的天體，再通過航天器，如今已對太陽系自身的形成和演化有了較好的認識。
從內向外，太陽系可分為內行星、主小行星帶和外行星。內行星包括水星、金星、地球和火星，均為類地行星；外行星包括木星、土星、天王星和海王星，均為氣態巨行星。在八大行星以外，還有柯伊伯帶和可能延續1光年的奧爾特雲。
天文學 具體分支
太陽系行星是在46億年前的原行星盤中誕生的。經過相互吸引、碰撞和吸積，原行星盤中逐漸積累起大塊物質，這些物質慢慢演變為原行星。太陽風「吹走」大部分的離散物質，只有質量足夠大的行星才得以保留其大氣層。在接著的後期重轟炸期期間，行星繼續受到太陽系剩餘物質的劇烈碰撞。這些碰撞的歷史遺跡在月球上的諸多撞擊坑中就有跡可循。其中一些原行星也互相碰撞，科學家相信，月球就很有可能是在此類碰撞中形成的。
當行星達到一定的質量後，其內部的物質會根據不同的密度而分離，這段過程稱為行星分化。分化的結果是，行星的中心為石質或金屬核，可分為固態和液態核，外層為幔和外殼。有些行星核可以產生磁場，避免大氣層被太陽風剝離。
行星和衛星內部高溫的原因包括：行星形成時碰撞的殘留熱量、放射性物質（鈾、釷、鋁-26等等）的衰變以及其他天體所造成的潮汐力。一些行星和衛星的內部熱量足以推動火山作用等地質活動，擁有大氣層的行星和衛星還會經受表面侵蝕。較小的天體如果不受潮汐力的影響，會比大天體更快地降溫。除了受隕石撞擊以外，小天體的地質活動會隨溫度的降低而息止。
天文學 具體分支
研究恆星和恆星演化，對人們了解宇宙有著重要的意義。科學家對恆星的了解來自於觀察、理論以及對恆星內部的電腦模擬。恆星會在稱為暗星雲的高密度塵埃和氣體中形成。當星雲的穩定性受到破壞時，塵埃和氣體就會在自身引力下坍塌形成原恆星。當原恆星核心的密度和溫度達到一定程度後，就會啟動核聚變，使恆星形成。
幾乎所有原子量大於氫和氦的化學元素都是在恆星核心中形成的。
恆星的屬性主要取決於它開始時的質量：質量越大，亮度就越高，氫在其核心聚變成氦的過程也發生得越快。隨著時間的推移，氫會完全轉化為氦，此時恆星會進入演化過程中的下一個階段。恆星核需要有更高的溫度才能使氦聚變。核心溫度足夠高的恆星會一邊使外層膨脹，一邊增加核心密度，形成紅巨星。紅巨星會迅速用盡氦燃料，因此壽命不長。質量更大的恆星會逐步以更重的元素進行聚變，再經過一連串的演化階段。
天文學 具體分支
恆星的質量決定了它最終的歸宿：8個太陽質量以上的恆星會坍縮，成為超新星，而8個太陽質量以下的恆星則會噴出外層的物質，形成行星狀星雲。超新星爆炸後的殘骸是一顆密度極高的中子星；如果恆星質量超過3個太陽質量，則超新星殘骸將會是一個黑洞。相互公轉的聯星會有更加複雜的演化過程，例如，白矮星會從其伴星不斷吸取物質，最終可引發超新星爆炸。行星狀星雲和超新星都有助於把恆星內部經聚變產生的「金屬元素」（在天文學中泛指氫、氦以外的一切元素）分散到星際介質當中。全靠這兩者，包括太陽系在內的行星系統才會由氫和氦以外的多種元素所組成。
太陽系所處的銀河系屬於棒旋星系，是本星系群中的一員。銀河系由氣體、塵埃、恆星等各種天體所組成，這些天體繞銀河系的中心公轉，並通過相互引力束縛在一起。太陽系位於銀河系一個螺旋臂的外端，因此銀河系有很大部分受塵埃的阻擋，觀測不易。
天文學 具體分支
銀河系中心是一個棒形隆起物，稱為核球。科學家相信在核球的最中心處有一個超大質量黑洞。從核球起有四條主螺旋臂向外輻射至外端，此處的恆星形成非常活躍，含較多的第一星族恆星。這些結構都基本位於同一平面上，平面以外還有一個扁球形銀暈，主要含年齡更大的第二星族恆星，亦含數以百計的球狀星團。
恆星和恆星之間的空間充斥著低密度的物質，稱為星際介質。其中由氫等元素組成的分子雲是恆星誕生的區域，密度相對較高。高密度的星前核心或暗星雲坍縮，形成原恆星。
大質量恆星出現後，分子雲變為由發光氣體和等離子體形成的電離氫區。這些恆星產生的恆星風和超新星爆炸最終使雲團疏散開來，往往留下若干年輕的疏散星團。這些星團慢慢分散開，其中的恆星融入銀河系眾多的恆星當中。
在研究過銀河系及其他星系中物質的運動情況後，科學家發現普通的可見物質只是星系總質量的一小部分。圍繞星系的暗物質暈組成星系的大部分質量，但暗物質的本質仍然是一個未解之謎。
對銀河系以外天體的研究分支包括：星系的形成和演化、星系分類、活動星系觀測以及星系群和星系團的觀測。對星系群和星系團等的觀測對了解宇宙大尺度結構有重要的意義。
天文學 具體分支
大部分星系都可根據形狀具體劃分為螺旋星系、橢圓星系及不規則星系。
顧名思義，橢圓星系的截面呈橢圓形。星系中的恆星沿著隨機軌道，而不是一個特別的方向運行。在橢圓星系中，星際塵埃幾乎不存在或完全不存在，恆星誕生的區域少，恆星普遍較老。橢圓星系常見於星系團的中心，很可能是大星系相撞的產物。
螺旋星系呈扁盤形，沿一個方向旋轉，中心有一個凸起的球狀物或棒狀物，從中伸出若干條螺旋臂，向外放射。螺旋臂發亮，充滿塵埃，是恆星誕生的區域，其中的年輕大質量恆星呈藍色。螺旋星系外圍一般是由老恆星組成的暈。銀河系和鄰近的仙女座星系都屬於螺旋星系。
不規則星系是外表混亂，無法歸為螺旋或橢圓星系的星系。宇宙中有四分之一的星系都屬於此類。混亂的形狀很可能是引力擾動的結果。
活動星系會發出巨大的能量，但這些能量並不來自它的恆星、塵埃或氣體，而是來自它的緻密核心。科學家相信，星系中心的超大質量黑洞在吸入物質後發出大量輻射，形成活動星系核。電波星系會發出大量的無線電波，並散發出羽狀或葉狀的巨大氣體結構。其他的活動星系則會發出波長較短的高能輻射，如西佛星系、類星體和耀變體。類星體是可觀測宇宙中持續亮度最高的天體。
天文學 具體分支
宇宙在大尺度上的結構由星系群和星系團組成。最大的星系集體稱為超星系團。宇宙中的物質在最大尺度上形成纖維狀結構和長城，之間則是巨大的空洞。
宇宙學的研究對象是整個宇宙。物理宇宙學家通過觀測宇宙大尺度結構，對宇宙的開端和演化有了深入的認識。現代宇宙學的核心思想是大爆炸理論：宇宙在138億年前誕生，自此後不斷膨脹至今。1965年，科學家發現宇宙微波背景輻射，奠定了大爆炸的觀測基礎。
宇宙在膨脹期間經歷了多個發展階段。宇宙學家猜測，宇宙最初曾有過極快速的宇宙暴脹，使波動的初始條件得以勻化。接著的核合成過程產生了早期宇宙的各種原子核（見核宇宙編年學）。
此時宇宙充斥著離子，光子不可穿透。直到中性原子形成，太空才變得「透明」。第一次不受阻擋穿透太空的光線，至今仍游離於宇宙中，形成宇宙微波背景。有相當一段時間，由於恆星還未形成，宇宙是漆黑一片的。
不同區域的物質質量密度有微乎其微的差異，物質因此開始聚合，形成各個尺度上的階級式結構。密度較高的物質成為了氣體雲和最早期的恆星──第三星族恆星。這些大質量恆星激發了再電離過程，製造了早期宇宙中的許多重元素。重元素在衰變後成為輕元素，使核合成週期可以延續下去。
在引力的作用下，物質形成了大尺度纖維狀結構和巨大的空洞。氣體和塵埃逐漸聚集，形成早期星系。這些星系不斷納入更多的物質，並互相形成星系群和星系團，再組成超星系團。
暗物質和暗能量的存在對宇宙的結構有著決定性作用。兩者合起來，共佔全宇宙質量的96%之多。因此，科學家正在極力試圖探究其背後的物理原理。
天文學 跨學科研究
天文學和天體物理學與其他科學領域有著密切的跨學科關係。考古天文學利用考古學和人類學證據，研究遠古或傳統天文學在文化中的角色和地位。天體生物學研究生物系統在宇宙中的起源、演化和分佈，並特別關注地外生物能否存在，人類又如何能探測這些生命這些問題。天體統計學將統計學方法應用在分析不可勝計的天文觀測數據上。
天體化學研究宇宙中化學物質的形成和反應。宇宙化學專門研究太陽系內化學物質的分佈、來源以及同位素比率的變化。
天文鑒證科學利用天文學的知識，解答法律、歷史上的疑問，例如驗證拍攝照片的日期或確認有關天文藝術作品的創作時間。
天文學 業餘天文學
天文學是眾多科學領域中，業餘者能夠最大程度參與的領域。
業餘天文學家可以對各種天體和天文現象進行觀測，有的甚至會自己搭建觀測器材。最普遍的觀測對象包括：日、月、各大行星、小行星、彗星、流星雨、恆星以及星團、星系、星雲等深空天體。業餘天文俱樂部分佈在世界各地，有的會為成員提供各種幫助，從搭建器材乃至完成觀測梅西耶星表（共110個）或赫歇爾目錄（共400個）中的所有天體。
天文攝影是業餘天文學的一個分支。許多業餘天文學家會選擇專門觀測某一類天體或某一類天文現象。
大部分業餘天文學家都在可見光範圍內做觀測，但也有一小部分用可見光以外的波長進行觀測，包括在傳統天文望遠鏡上加上紅外濾光片，或使用射電望遠鏡。卡爾·央斯基在1930年代開始在無線電波長進行觀測，開創了業餘射電天文學。業餘天文學家不但可以使用自己的器材，還可以使用開放給業餘者的專業射電天文望遠鏡。
與大多數現代科學領域不同的是，業餘天文學家至今仍在為天文學作出重大的貢獻。比如，他們通過掩星的方法提高小行星軌道的測量精度，發現新彗星，又對變星做定期觀測。隨著數碼科技的提升，業餘天文攝影也有了極大的進步。
天文學 天文學未解之謎
儘管隨著天文學的驚人發展，人類已經對宇宙的認知有了翻天覆地的變化，但是在今天仍然有一些至關重要的天文學未解之謎。要解答這些謎題，有可能需要新的地面或太空觀測儀器，乃至理論和實驗物理上的新發展。
力学
力学（英語：）是物理学的一个分支，主要研究能量和力以及它们与物体的平衡、变形或运动的关系。
力学 发展历史
隨著人们在日常劳动中使用杠杆、打水器具等次數的增多，而逐渐认识物体受力，及其平衡的情况。古希腊時代，阿基米德曾对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等，作出系统研究，從中确定它们的基本规律，並初步奠定了静力学，即平衡理论的基础。不僅如此，古希臘科學家亞里斯多德也提出了作用力造成運動的主張，即物體不受力，必將停止。
自文藝復興之后，科學革命興起，伽利略的自由落体运动规律，以及牛顿的三大运动定律皆奠定了动力学的基础。力学从此开始成为一门科学。此后弹性力学和流体力学基本方程的建立，使得力学逐渐脱离物理学而成独立学科。直到20世纪初，在流体力学和固体力学中，实际应用與数学理论的互相结合，使得力学掘起並且创立了许多新理论，同时也解决了工程技术中大量关键性问题。
力学 古典力学及量子力學
力學主要可分為古典力学及量子力學。
若以發現的時間來看，古典力学較早被發現，啟源於牛顿的三大运动定律，量子力學則是20世紀初才由許多科學家所創立。
古典力学主要研究低速或静止的宏观物体。开普勒、伽利略，尤其是牛顿是古典力学的奠基人。
量子力學應用範圍較廣，不過主要是針對微觀的物質。根據對應原理，量子數相當大的量子系統可以與古典力学中的行為模式相對應，使得量子力學及古典力学不會相衝突。量子力學可以解釋及預測分子、原子及基本粒子的許多行為。不過針對一般常見的巨觀系統，若使用量子力學會複雜到無法處理粒子間的交互作用，因此，巨觀系統透過古典力学的方式處理仍較為恰當。
力学 相對論及牛頓力學
量子力學將力学延伸到经典力學以外的範圍，而愛因斯坦的廣義相對論及狹義相對論也將原來牛頓及伽利略的力學擴展到更大的範圍。在物體速度接近光速時，因相對論而產生的效應會主導物體的行為，也會使其速度不會超過光速。量子力學也需要配合相對論進行修正，量子场论就是量子力学和狭义相对论的结合。不過量子场论和广义相对论目前仍無法整合，這是大一統理論希望可以克服的問題。
力学 依研究物體來分類
在力學中，常用一個稱為「物體」的名詞，而它可能是質點、拋體、太空船、星体、某些流體、某些固體、某些機械或某些土木建築。
事實上，力學中的一些分支也和所探討的「物體」特性有關。例如質點就是小的物體，其在古典力學中只被視為一個有質量的點。而剛體則有固定的大小及尺寸，不允許形變，和質點比較，剛體增加了一些稱為自由度的參數，例如在空間中的方向。
其次，物體也有可能是可允許形變的半剛體，如彈性體，或者根本沒有固定的形狀，如流體。這些物體可利用古典力學的方式研究，也可以利用量子力學來分析。
例如一顆棒球的運動常使用古典力學來分析，而原子核內質子及中子的行為則通常會使用量子力學描述。
力学 主要分支學科
在物理學的研究中，也有用「場」來描述物質的行為，稱為場論。其描述方式和力學使用的方式有些不同，可分為古典場論及量子場論。不過在實務上，場論及力學要探討的內容常常有密切的關係。例如作用在物體上的力常常是因為電磁場或重力場而產生，而當物體對其他物體產生作用力時，也常常會產生場。事實上，若以量子力學的觀點，物體也是場，可以用波函數來描述。
化學
化學是在原子、分子層次上研究物質的組成、結構、性質以及變化規律的科學。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或以上的物質之間的接觸和其後的變化，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。不過有時化學並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。
「化學」一詞，若單從字面解釋就是「變化的學問」之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学。化學如同更廣義的物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」，因為化學為部分科學學門的核心，連接物理概念及其他科學，如材料科學、纳米技术、生物化學等。研究化學的學者稱為化學家。在化學家的概念中一切物質都是由原子或比原子更細小的物質組成，如電子、中子和質子。但化学反应都是以原子或原子团为最小结构进行的。若干原子通过某种方式结合起来可构成更复杂的结构，例如分子、離子或者晶體。
化學 詞源
英語中的「化學」（）一字的語源有多种说法。一种说法认为是由「鍊金術」（）得名的。英語中「」一词源於古法語的「」和阿拉伯語的「」，意為「形态变化的学问」（）。阿拉伯语中的「」一字則源於希腊語。亦有另一种说法认为英語中的「」一字源自埃及语中的「」，意思是「土」（）。
在中國，「化学」一词最早出现在1857年墨海书馆出版的期刊《六合叢談》。伟烈亚力提及王韬在其日记中记载了从戴德生处听闻的「化学」一词。一般認為中文中的“化学”一词是徐寿翻译英国人的书《化学鉴原》一书时发明的。
「化学」一词被介绍到日本，取代了原先日语中的译法「舍密」。
化學 歷史
最早的化學要算是人類對火的研究。對於當時的人來說，火可以將一種物體變成另一種物體，所以成為了當時人最有興趣研究的現象。如果沒有火，人類不會發現到鐵和玻璃的炼制方法。
人類發現了黃金這種貴重的金屬之後，很多人轉移研究怎樣把其他物質變成黃金。公元前300年至1500年，煉金術士皆研究如何將一些便宜的金屬轉化成黃金，因此累積了金屬的提取和處理有關的觀察和技術。有些煉金術士主要的工作是製造藥物。2000年前，人類已廣泛使用金、銀、汞、銅、鐵和青銅。
化學 歷史
早期化學家收集了很多不同物質的資料。在17世紀以前，化學成就並不大（燃素說、煉金術），其中較有成就者如羅伯特·波義耳。到了1750年，化學仍帶有神秘色彩，並為不正確的理論支配著。直到1773年，安托万-洛朗·德·拉瓦锡提出了質量守恆定律，並以氧化還原反應解釋燃燒現象，推翻了盛行於中世紀的燃素說，才開啟了現代化學之路；他因此被尊崇為「化學之父」。接著道尔顿整合當時的化學知識，並以自身的實驗所得提出了劃時代的原子說。此後，一些化學家相繼發現了各種化學元素，後來門得列夫建立了元素週期表令化學視界更臻完備。1901年，化學家諾貝爾以其遺產成立了諾貝爾化學獎，以表揚在科學領域及其他重要領域對人類有較大貢獻者。
现代化學始於20世紀初期蓬勃發展的量子力學。萊納斯·鮑林引進量子力學解釋化學鍵的本質，得以用波函數的線性疊加來描述。質子、中子和電子的發現，使化學真正由原子尺度來理解化學反應。量子力學和電子學的發展，使得許多新型儀器得以開發，來探索和分析化合物的結構和成分，如光譜儀、色谱仪、核磁共振仪和質譜儀等。
化學 當代化學
當代化學大致分為四大學門，各學門又有許多延伸的子學門和應用化學領域。
四大學門主要為：
分析化學開發分析物質成分、結構与量的方法，使化學物质成分得以定性或定量，化學物质結構得以確定。从分析手段分，分析化学又可分为化学分析和仪器分析。分析化學是化學家最基礎的訓練之一。化學家在實驗技術和基礎知識上的訓練，皆得力於分析化學。當代分析化學著重儀器分析，常用的仪器分析手段有如下几种：光谱法（例如紫外分光光度法、红外光谱法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线衍射法、拉曼光谱法等）、色谱法（例如薄层色谱法、气相色谱法、液相色谱法、电泳法等）、电化学分析（例如伏安法、电致发光法、电导分析法等）、质谱法、能谱法等。
其他延展和應用的學門：
化學 基本概念
一粒原子是由原子核及外圍帶負電荷的電子（称为核外电子）組成的粒子，一般而言是化學研究的最小尺度範疇。原子核通常是由質子和中子組成。与通常的物理概念不同的是，单一的质子在化学领域被认为是1H（氕)原子核，也就是说原子核内必然含有质子，但可能不含中子。
電子帶負電荷，質子帶正電荷，個數相同使得電荷平衡，令整個原子呈电中性。当核外电子数与原子核内质子数不相同时，则形成离子。通常认为离子也是原子的一种。
拥有相同质子数的同一类原子被称为“元素”。例如，氫這種元素中所有原子都是只有一粒質子。這個概念換過來說亦可：所有原子核中有六粒質子的原子都是碳，所有原子核中有九十二粒質子的都是鈾。元素亦有另一定義，就是所有不可以用化學方法分解的物質都是元素。
在這麼多種列舉元素的方法中，最常用和最方便的莫過於元素週期表。週期表根據原子序數來排列原子，而原子序數就是一粒原子中質子的數量。因為這個奇怪的排列，排在一起的元素，無論是同一個直行、同一個橫行還是純粹在附近，都有一些大致上固定的關係。
化學 基本概念
同一種元素可能有很多個不同的核素。它們的质子数相同而中子数不同，因而化学性质相同。但由于它们的中子数不同，造成原子核稳定性不同，而造成某些核素具备放射性。同一种元素的不同核素在元素周期表内占据同一个位置，因此同一种元素的不同核素互称同位素。例如1H（氕）与2H（氘）互称同位素。
化学物质是指一种物体，它既确定了其化学组成，也确定了它的化学性质。严格的来讲，混合的化合物，元素等都不能算是化学物质，只能说是化学药品或者说化学制品。大多数日常生活碰到的化学品都是混合物，比如空气、合金、生物制品。
物质的命名法在化学语言当中是最严格的一环。早在很久以前，化合物的命名是由其发现者自行决定的，这样则导致了命名的困难和混乱。而现在最常用的还是国际纯粹与应用化学联合会 () ()命名方法。它用一个命名系统让所有的化合物都有一个独有的名称和代码。有机化合物通过有机命名系统命名；而无机化合物通过无机命名系统命名。而通过化学索引服务（），我们可以轻松的通过CAS号()来找到每一个化合物的性质、特性、命名和结构。
化學 基本概念
一個分子是化合物的最基本结构，不用化學方法是拆不開的。大部分分子都是由兩個或以上原子組成，但是都有些特例，例如氦氣分子，只有一個原子。這些原子，如果多於一個，是通过化學鍵結合。
離子是带电荷的物质，可以由原子或分子失去或得到电子形成。正離子（例如鈉離子Na+）和負離子（例如氯離子Cl−）結合可以成為電荷中性的鹽（例如食鹽NaCl）。有些離子是由幾個原子組成，而它們進行化學作用的時候又不會分离，例如磷酸根離子（PO43−）、銨離子（NH4+）。气相的离子通常被称为等离子体。
化學 基本概念
物质可以被分类为一种酸或者是一种碱。通常我们有几种进行酸碱分类定义的理论。其中最简单的要数阿累尼乌斯理论（），它认为：酸是能够在水当中电离出水合氢离子的物质；碱则是在水当中电离出氢氧根离子的物质。而酸碱质子理论（）则认为酸是能够在化学反应中给其他物质氢离子的物质；而碱则是相应能得到氢离子的物质。第三种理论被称作是路易斯酸碱理论（)，它是基于形成化学键之上的。路易斯理论认为：酸是在键的形成当中接受了一对电子；而碱则是在形成键的过程中给予了其他物质一对电子。因此，一个物质如果对于不同的酸碱理论来说，可能在此是酸，在另外一个理论来说却是碱。
化學 基本概念
酸性强度的衡量方法主要有两种：第一种是阿累尼乌斯定义的也就是我们最常用的pH，它是通过衡量一个溶液当中氢离子的浓度来确定酸性的大小。它的计算方法是pH=-log10[H+]，也就是pH等于氢离子浓度的负对数（以10為底）。因此可以说，拥有更高浓度的氢离子溶液，其pH越低而酸性更强。第二种是定义，也就是酸解离常数（Ka），它衡量的是物质作为酸的时候给予氢离子的能力。因此一个酸性越强的物质，其Ka更高，更具有给予氢离子的倾向。同样的我们可以用pOH代替pH, Kb代替Ka来说明碱性强度。
氧化还原的概念和一个物质的原子获取或者给予电子的能力有关。物质拥有氧化其他物质的能力就被称为氧化性，而此物质被成为氧化剂（)，或者成为氧化物。一个氧化剂能够将电子从其他的物质上移走。相应的，具有还原其他物质的物质被称作有还原性而成为还原剂（）或者成为还原物。一个还原试剂能够传递给其他物质电子并且氧化自身。而正因为其“给予”了其他物质电子，它还被称为供电子物。氧化还原的性质与氧化数（）有关－－其实真正的给予或者获取完成的电子并不存在。所以，氧化过程被定义为增加了氧化数，而还原则是降低的氧化数。
化學 基本概念
簡單來說，氧化反應指還原劑失去電子，化合價上升；而還原反應是指氧化劑得到電子，但化合價下降。氧化和還原反應必須同時進行。
化學品泛指一切有確實化學構造及化學成份的物質，所以又稱化學物質。它們可以是元素、化合物或混合物。日常生活中，我們會遇到的東西多數都是混合物，例如合金。
化合物是一些以不同元素用固定比例結合而成的物質。成份的比例決定了它的化學特性。例如水是用氫同氧以二比一組合而成，组成水分子的三個原子之間构成了104.5度的键角。不同化合物及元素之間的變化稱為化學反應。
摩尔（英語：，台湾使用“莫尔”一词）是物质的量的国际单位，符号为mol。1摩尔是所含基本微粒个数与12克的碳-12()中所含原子个数相等的一系统物质的量。使用摩尔时，应指明基本微粒，可以是分子、原子、离子、电子或其他基本微粒，也可以是基本微粒的特定组合体。1摩尔物质中所含基本微粒的个数等于阿伏伽德罗常数，符号为NA，数值是6.0214129×1023，常取6.02×1023。
一种物质的摩尔质量与分子量，在使用国际单位制时，在数值上相等。
化學 基本概念
化學鍵是指組成分子或材料的粒子之間互相作用的力量，其中粒子可以是原子、離子或是分子。化學鍵的物理本質來自於粒子和粒子之間的静電力，量子力學上意指原子間電子的波函數線性疊加。化學鍵是化學最重要的概念之一，物理理論本質由萊納斯·鮑林建立。化學家為能簡潔表述化學鍵並規避量子力學的複雜性，將化學鍵分類為共價鍵、離子鍵和金屬鍵，較弱的鍵結如氫鍵及较特殊的配位相互作用等。無論分類為何，其物理本質都是相同的。
分子间力是不同分子之间的作用力，主要有氢键，范德华力，亲水作用／疏水作用等，这种作用力比化学键弱，容易打开或重新组合，但是形成分子空间排列和架构的重要作用力，是现代化学的重要研究方向之一。
物質有時會是液體，有時會是固體，有時會是氣體，這些叫作物質的相態。一件物質是否軟、透不透光、透光的話它的折射率是多少，這些都是一件物質的物理特性。總而言之，物理特性即是一種物質不靠化學作用都可以斷定到的特性。
化學反應，亦称化学变化是一種物質轉變為另一種物質的過程，涉及分子中原子的交換和化學鍵的轉移、形成或消失。化學反應形成的改變既可令很多獨立的分子結合，也可將一個較大型的分子拆開成為很多獨立的小分子，甚至是同一分子內有原子移動，即使原子的數量沒有改變，但仍會構成化學反應。
雖然平衡概念在科學各領域都得到廣泛的應用，但在化學中，化學平衡是指化學成分中出現多種不同狀態的可能性，例如在可以彼此反應的幾種化合物的混合物中，或當物質可以以多於一種相態存在的時候。
即使有著不變的化學組成，但在平衡系統中的化學物質通常並非處於靜止狀態；這些物質的分子會互相繼續進行反應，從而產生動態平衡。因此，化學平衡描述了諸如化學成分之類的參數隨時間保持不變的狀態。
化學反應的守恆必須符合物理守恆定律，反應前後應符合：
化学工业（化工）是当代经济活动当中重要的一部分。全球50大化学品制造商在2004年共销售了5870亿美元的业绩，其中利润占据了8.1%，其中研发成本占据了2.1%
化學 学科分类
分析化学是开发分析物质成分、结构与量的方法，使化学物质成分得以定性或定量，化学物质结构得以确定。
按分析目标分，可分为定性分析与定量分析
定性分析主要任务是确定物质的组分
定量分析需要测定物质中各组分的含量的分析方法
按分析手段分，可分为化学分析与仪器分析
化学分析
仪器分析是用儀器的物理學方法，測量物質的物理和化學性質的参數，並實驗其變化，以此判斷其化學成份，元素含量，甚至化學結構等。
其他还有诸如放射分析化学、同位素化学、辐射化学、核燃料、反应堆和裂变产物化学、地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学、药物化学、神经化学、农业化学、石油化学、木材化学、土壤化学、煤化学、食品化学、化学地理学、天体化学、岩石化学、空间化学及胶体与界面化学等
地理学
地理學（英語：）是探索地球及其特徵、居民和現象的學問，研究地球表層各圈層相互作用關係，及其空間差異與變化過程的學科體系。
地理学 词源
英語geography一詞源自古希臘語（羅馬化：geografía），由geo-（意為“大地”）和（意為“寫”）組成，字面意思為“對大地的描述”。最早使用geography的是埃拉托斯特尼（Eratosthenes），他用此詞表示研究地表景物的學問。
中國古代地理學稱「輿地」或「輿地學」，「地理」則是指山川方域的地勢、外貌。最早的地理书籍有《禹贡》、《山海经》等。中文的「地理」一詞最早見於《易经·繫辭》：「仰以觀於天文，俯以察於地理」。日本在明治維新後，將英語geography一詞譯為「地理」，之後該譯法傳入中國。1902年，光緒皇帝接受吏部尚書張百熙建議，頒佈《欽定學堂章程》，故一般小學課目有史學、輿地二項。1903年，張百熙派吳汝綸赴日本考察教育後，負責教育改革的張百熙、張之洞、榮慶向皇帝建議重訂學堂章程。在重訂章程後，一般小學依日本語改稱初等小學，而史學、輿地二科，則改稱歷史、地理。之後，地理一詞作為geography對應的翻譯，在中國廣泛流傳。
地理学 研究範疇
古代的地理学主要探索测量地球形状、大小的方法，描述已知的国家和地区。傳統上，地理學有四個基本的研究範疇：
相比之下，現代地理學則是涵蓋多重學科的大學問。歷經科學化的辯證和計量革命，並與各門哲學思想對話後，現代地理學主張理解空間、人類及自然的複雜性（complexity）──不僅僅只是「知其然」，而要做到「知其所以然」。
一般認為，地理學家與地圖學家同屬，都是研究地名與數字。雖然許多地理學家都有地名學及地圖學訓練，但兩者都不是地理學的主旨。地理學家研究現象、過程、特徵以及人類和自然環境的相互關係，之於空間及時間上的分佈。空間及時間涉及的主題包羅萬有，例如氣候、生態、經濟，故地理學是一門跨學科的學問。
地理學可略分為二：自然地理學及人文地理學。自然地理學著眼自然環境，如地形的形成過程、有關氣候、土壤、水、生態、植被等的各種現象及其相互關係。人文地理學則著眼人造環境，例如人類如何開拓、管理和看待空間。自然與人的關係難解難分，故此立環境地理學，旨在基於自然地理學與人文地理學的研究成果，分析自然與人的相互關係，並提出人類適應、改造自然，以切合自身永續發展。
地理学 分支
自然地理學屬自然科學，專門探索大自然（岩石圈、大氣圈、水文圈、生物圈）的變化模式，可分類為以下範疇：
人文地理學則探討人與環境的相互影響，研究人與社區、文化、經濟的關係，故可歸社會科學一類。雖然人文地理學的少有談及地貌（見自然地理學），可是人類活動確為山川地貌、區域氣候左右（如荒漠不宜耕作）。故此，討論人文地理學時並不可漠視地貌氣候等自然因素，環境地理學正好連繫兩者。人文地理學可分下列範疇（詳見人文地理學）：
人類學問與日俱增，時有他學之新猷用於人文地理学研究，如：
環境地理學從空間層面描述人類與大自然的關係，連結人文地理學和自然地理學。環境地理學不單牽涉兩者的學問，亦會從哲學層面，思考對人類有利的自然環境條件，使之概念化。
此外，全球化及科技發展（technological change）令人與環境的關係有所改變。環境地理學的研究範疇，如災害管理、環境管理、可持續性，生態政治學（ecopolitics），政治生態學（political ecology）等，則是為理解此轉變之法。
地理学 分支
地球空间信息科学（geomatics）是地理學的一門分支，它在1950年代的地理學計量革命（quantitative revolution）中首先出現。地理資訊學包含利用地圖學及測繪學所使用的傳統空間技術及電腦應用。地理資訊學與其他利用地理資訊系統及遙感方法的學科一起成為一門普遍的科目。地理資訊學亦引起部分地理部門的復興，此現象特別在1950年代經歷地理部門衰退的北美洲更為顯著。
地理資訊學包含大範圍的學科包括空間分析，例如地圖學、地理資訊系統、遙感探測及全球定位系統。
區域地理學是地理學的一門分支，她研究地球上不同大小的區域。其主要目的是去理解或定義個別地區包含人類及自然因素的獨特性或特色。區域地理學的注意力亦有放在區域化（regionalization）上，包括運用適合的方法把空間分界成為區域。
地理学 分支
區域地理學亦被認為是研究地理科學的必然方式（類似計量革命或批判地理學），詳細參見地理學歷史。
区域科学：區域學在1950年代由沃爾特·艾薩德（Walter Isard）帶領而冒起，它提供一個更為以數據及分析作基礎的方法去面對地理學問題，而不是傳統地理學上以描述的趨向去面對。區域學包含的知識中空間向度（spatial dimension）扮演重要的角色，例如區域經濟學、資源管理（resource management）、區位理論、城市規劃、區域規劃、交通運輸、通訊、人文地理學、人口分布（population distribution）、景觀生態學及環境質素。
地理学 技術
因為空間的相互關係對於作為一門概要性科學（synoptic science）的地理學十分重要，所以地圖是一個主要工具。地理學分析除了利用經典的地圖學外，亦融合現代化的方法，即以電腦為基礎的地理信息系統（GIS）。
地理學家在其研究中使用四個相關的方法：
地圖學研究地球表面利用符號的表示方法（即地圖製作）。雖然其他分支學科需要利用地圖表示她們的分析，但是實際的地圖製作理論已經十分足夠從其他學科分別開來。地圖學由起草技術的集合成長為實際的科學。
地圖學家（Cartographers）必須學習認知心理學及人因工程學去理解那種符號表達地球的資訊最為有效，而學習行為心理學則可以引導地圖讀者對資訊作出行動。她們必須學習大地測量學及頗為高階的數學去理解地球的形狀如何影響地圖符號的變形，從而反映在平面上作觀察。地圖學可以毫無爭議地被視為地理學中的大型學科的種子。大部分地理學家在幼年時對地圖充滿幻想視為一個她們將會窮一生精力去追尋地理學的早期表徵。
地理学 技術
地理資訊系統（，GIS）處理並儲存高準確度的地球資訊在電腦內。除了其他地理學分支外，地理信息系統專家必須理解電腦科學及資料庫系統。地理資訊系統引起地圖學革命性的改變；幾乎所有的地圖製作現在都以地理資訊系統軟件幫助製成。GIS同時亦代表地理信息科学（），即利用地理資訊系統的軟件和技術去代表、分析及預測空間關係的科學。
遥感（）可以被定義為一門取得從遠處量度出來的資訊的技術和科學。遙測的資訊由多方面而來，包括衛星地圖、航空攝影及手提感應器。地理學家不斷增加利用遙測去得出的地球表面、海洋及大氣資料。其原因為：
遙測得到的資料可以獨立分析或是與其他數碼資料層面（例如地理信息系統）一併分析。
地理学 技術
地質統計學（）處理利用地理數量方法得出的資料，特別是應用統計學方法去探索地理現象。地質統計學被廣泛應用在眾多範疇包括：水文學、地質學、石油開採（petroleum exploration）、天氣分析、城市計劃、物流及流行病學。地質統計學的數學基礎來自數據聚類、區別分析（discriminant analysis）、無母數統計與及其他一眾科目。地質統計學的應用在地理信息系統，特別在未量度點的插值（估計）十分依賴。地理學家在地理數量技術中有顯著參與。
地理質性方法（），或民族誌學（）的研究技術被人文地理學家所採用。文化地理學有利用質性研究的傳統，而質性研究亦被人類學及社會學利用。人文地理學家透過參與觀察（Participant observation）及深入訪問取得質性資料。
地理学 歷史
米利都的阿那克西曼德的構想被後期的希臘作家認為是地理學的始創人，而現在只能夠以其承繼者的片段才可以得知其一二。阿那克西曼德的貢獻包括發明晷針（Gnomon），一個雖然簡單但是她提供一個有效的希臘工具作為量度緯度。泰勒斯與阿那克西曼德亦因為預測日蝕而獲讚揚。地理學的基礎可以追溯至古代文化，例如古代、中世紀及近現代的中國歷史。最初以藝術與科學層面探索地理學的古希臘，則利用地圖學（詳見地圖學歷史History of cartography）、古希臘哲學、古希臘文學或數學（詳見數學史）等方面去探究地理學。
第一個指出地球為球體的人有究竟是巴門尼德或是畢達哥拉斯的爭議。阿那克薩哥拉雖然能夠利用解釋日蝕論證出地球是圓形，但他和其他當代學者一樣認為地球是平面的。埃拉托斯特尼是其中一個最初估計地球半徑的人。
地理学 歷史
第一個最初準確的經緯線系統被認為是喜帕恰斯。他利用巴比倫數學推演出一個六十進位法（sexagesimal）系統。經線及緯線被細分為360°，每度更被細分為60′（角分）。為了量度（不同位置的經度，他提出利用日蝕去決定相對時間的差距。羅馬帝國探索新地方時的廣泛製圖在以後提供一個高度的資訊性去給托勒密建構詳細的地圖集（atlas）。托勒密伸延喜帕恰斯的成果，在他製作的地圖上利用坐標網（grid system）及使用56.5英里作為一度。
地理学 歷史
羅馬帝國在中世紀瓦解時地理學的演化由歐洲轉移至伊斯蘭世界。學者包括製作詳細地圖的阿布·阿卜杜拉·穆罕默德·伊德里西（Abu Abd Allah Muhammad al-Idrisi）、伊本·巴圖塔、伊本·赫勒敦提供朝覲的詳細描述。另外，伊斯蘭學者翻譯和詮釋古羅馬和古希臘的早期著作，並在巴格達建立起智慧所（House of Wisdom）作為以上用途。三世紀直到13世紀，中國歷史上的地理學研究方法及地理學文學寫作都比起歐洲的大幅度地複雜很多。中國地理學家例如劉安、沈括、范成大、周達觀、徐霞客等寫出很多重要的專著，但是在17世紀後，西方的地理学觀念及方法大多都被中國所採用。
在16世紀至17世紀的地理大發現時期，探險家如克里斯托弗·哥倫布等發現及佔據新土地，需要令地理資料更為準確，與及一個更為堅固的理論基礎。由杰拉杜斯·麦卡托（Gerardus Mercator）和伯恩哈杜斯·瓦倫紐斯（Bernhardus Varenius）的著作《地理學概論》（Geographia Generalis）正正是新出現的科學化地理學的一流例子。
地理学 歷史
地理學在18世紀及19世紀被認同為一個獨立學術科目，並成為歐洲（特別是巴黎及柏林）大學的一門經典課程。19世紀期間眾多地理學協會發展起來，包括1821年成立的巴黎地理學會（Société de Géographie）、1830年成立的皇家地理學會（Royal Geographical Society）、1845年成立的俄羅斯地理學會（Russian Geographical Society）、1851年成立的美國地理學會（American Geographical Society）與及1888年成立的國家地理學會。伊曼努爾·康德、亞歷山大·馮·洪堡、卡爾·李特爾及维达尔·白兰士（Paul Vidal de la Blache）的影響可以被視為地理學由哲學轉變為學術科目的一個轉捩點。
在經歷兩個世紀的科技進步如電腦等引致地理資訊學的發展和引進新方法如參與觀察及地質統計學作為地理研究的工具。在20世紀的西方，地理學科經歷四個過程：環境決定論、區域地理學、計量革命及批判地理學。因為地球科學追求以一個全面涵蓋的視界理解世界的關係，跨學科連接在地理學、地質學、經濟學、社會學、人口統計學間大量加強。
地质学
地质学（英語：）是对地球的起源、历史與结构进行研究的学科。主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各圈层间的相互作用和演变历史。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，并涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部分，以及涉及其他行星和衛星的太空地质学。
地质学 地球歷史學
地质时间尺度涵盖了整個地球历史。其起點開始於最早的太陽系材料生成時，約在4.567Ga，地球的出現約在4.54 Ga，一開始稱為冥古宙，最年輕的地質年代則是全新世。
如果把地球诞生到现在的大约45亿年缩小到1年，則人類（Homo sapiens）存在的時間只有極短的兩分鐘。
把显生宙放大：
地质学 地質學學史
对地球的物质成分的研究最早至少可以追溯到古希腊泰奧弗拉斯托斯的著作《论岩石》（Peri Lithon）。在古罗马时期，老普林尼详细的描述了常用的一些矿物和金属，还正确的解释了琥珀的来源。
一些现代学者（如菲尔丁·赫德森·加里森）认为，现代地质学开始于中世纪伊斯兰世界。比魯尼就是最早的穆斯林地质学家之一， 他的著作有最早的叙述印度地质的文章，提出了印度次大陆曾经是海洋的假设。伊斯兰学者伊本·西那对山脉的形成，地震的原因，以及其他一些现代地理学的论题给出了详细的解释，这些内容为日后地质学的发展提供了基础。在中国，博学家沈括（1031–1095）提出陆地形成的假说。他在一个离海洋几百公里远的山中的看到，在一个地质地层里有贝壳类生物化石。由此他推论，陆地是由山脉的侵蚀和淤泥的沉积所形成的。
很早以前，地质学的知识比较零星分散。关于这方面的知识，如从地中开采金属、黏土、煤和盐的一些知识，早已为矿工和有关的人们所知晓，而自然哲学家们则大都脱离这些实践，独立形成自己的思辨性的地质理论。
地质学 地質學學史
地质学在18世纪开始成为一门独立的科学，并在19世纪早期达到成熟阶段。
1790年至1830年这一段时期被称为“地质学的英雄时代”。在这个时期，在考察岩层顺序以及岩层所含矿物和化石上，人们做了大量工作。在现阶段，由于观察、研究条件的限制，主要以岩石圈为研究对象，并涉及水圈、大气圈、生物圈和岩石圈下更深的部位，以及涉及其他行星和衛星的太空地质学。
。工作方法的一大进步表现在用根据化石内容来进行岩层分类。
地质学史上有三场著名的争论。
其一为水成论与火成论之争，发生在18世纪末。争论的焦点在于岩石的形成理论，一方以德国科学家亚伯拉罕·戈特洛布·维尔纳为代表，强调形成岩石过程中的水的作用；另一方以苏格兰科学家赫屯为代表，强调火的作用。现今已经知道，岩石主要由三大类构成，除了水成为主的沉积岩和火成为主的岩浆岩，还存在一类变质岩。水成过程和火成过程在岩石的形成中都扮演了重要角色。
地质学 地質學學史
其二为灾变论与渐变论（也称均变论）之争，发生在19世纪早期。持灾变论观点的学者认为，地球历史上曾发生过多次大的灾难，是灾难导致了旧的物种的灭绝和新物种的再创造。持渐变论观点的学者认为，物种演化的动力来自于微弱的地质作用在地球演变过程中的长期积累，不依靠大型的灾难也能够发生。
第三场争论是固定论与活动论之争。固定论学说认为地壳的位置是永远不变的，其运动方式以垂直运动为主。传统的地槽、地台学说就是一种固定论学说。活动论学说认为地壳的运动是以水平运动为主的，垂直运动虽然存在，但是是水平运动过程中派生出来的（比如两地块水平挤压处地壳向上隆起）。活动论随着板块构造学说的发展，逐渐被学者所认同。
气象学
气象学（英語：）是把大气当作研究的客体，从定性和定量两方面来说明大气特征的学科，集中研究大气的天气情况和变化规律和对天气的预报。气象学是大气科学的一个分支。
天气学（synoptic meteorology）又稱綜觀氣象學，是大气科学中研究各种天气现象发生发展的规律，以及应用这些规律来制作天气预报的学科；其為專門對天氣圖資料之研究與分析的一種氣象學，內容包含地面氣象觀測、高空圖、熱力圖及衛星雲圖分析，為每日天氣預報的主要依據。
气象学 发展歷史
第一位建立氣象學的人是古希臘哲學家亞里士多德。在他的專書《氣象匯論》中，他最先敘述和粗淺地解釋了風、雲、雨、雪、雷、雹等天氣現象，而這書是世界上最早的氣象書籍。直到18-19世紀，由於物理學和化學的發展以及氣壓、溫度、濕度和風等測量儀器的陸續發明德國人布德蘭繪製了第一張地面天氣圖，開創了近代天氣分析和預報方法。1835年，法國人科利奧里提出風偏轉的概念；而1857年荷蘭人白貝羅提出風和氣壓的關係，他們的概念都成為大氣動力學和天氣分析的基礎。1854年11月14日克里米亞戰爭期間，一場暴雨使亨利四世的軍艦及商船毀壞殆盡，造成400人死亡，當時的國防部長瓦揚（）請天文學家爾班·勒維耶負責找出原委。經過研究後，爾班證明這場暴風雨在11月12日即已存在，且在兩天之內便自西北往東南方向襲捲整個歐洲。因此他指出影響天氣的大部份因子都具有遷移性。此次事件使他認為有必要發展氣象學，他促使這門學科在1855年獲得正式地位，現代氣象學就此踏出第一步。
气象学 发展歷史
1920年前後，挪威的皮耶克尼斯父子提出了一套名為「極鋒學說」的理論，來說明中緯度地區的天氣變化情況。這套理論在1920年代發表之後，至今已有百多年，但仍然是今日作天氣預報的主要理論依據，亦為分析和預報未來1-2天的天氣奠定了理論基礎。1930年代，無線電探空儀的廣泛使用，真正開始了三維空間的大氣科學研究。根據大量探空資料繪製的高空天氣圖，發現了大氣長波。1939年卡尔-古斯塔夫·罗斯贝提出了長波動力學，他的理論亦對天氣預報有莫大的貢獻。到了1950年代至60年代，電腦、天氣雷達，衛星和遙感的技術的應用，使大氣的各種現象，大至大氣環流，小至雨滴的形成過程，都可依照物理學和化學的數學形式來表示，例如熱力學第一定律、偏微分。從而使大氣科學有了突飛猛進的發展。
气象学 研究方法
气象学研究的方法主要有：
觀測研究是藉觀測去了解不同的大氣現象，可以說是氣象學理論的其中一塊基石，亦是一般氣象愛好者所關注的。觀測方法亦有很多種，氣象站、高空氣球、衛星雲圖、雷達回波圖等。觀測研究不只是觀測，也有一定程度的歸納和分析，例如一句「明天轉冷」，便是一種分析。此外，繪製天氣圖、整理熱帶氣旋路徑、氣候區域分類等，亦是觀測研究所要做的。
理論研究有三大部份，除觀測外，物理和數學對理論研究亦很重要。理論可以從兩方面產生，一方面是從觀測數據中直接建立出來的，例如分析熱帶氣旋強度的德沃扎克分析法，另一方面是從物理理論或其他氣象理論演化出來的，例如地轉方程、氣壓梯度方程等。物理理論很多時需要數學的幫助，反過來說，數學語言有時更能使我們明白物理和氣象理論。
气象学 研究方法
現代的天氣預報即是建立在數值模式上，數值模式透過非線性方程式以及超級電腦的插點格運算，反演出一地區未來數天天氣。數值模式研究是較少人所認識的，它們都需要相當的理論知識、電腦程序技巧和實驗技巧。數值模式研究會把不同的物理和氣象方程，以電腦程序的方式放進電腦裡，再計算出未來溫度、濕度、氣壓、風向等變化，以協助天氣預報或理論研究。
比较有名的天气数值模式有：
實驗研究同樣是較少人所認識的，實驗研究因數值模式研究的出現而比往日式微，但亦有其存在價值，例如要驗証某些理論，數值模式研究是做不到的。
另外，一些气象学研究需要实地观测数据，往往需要到野外进行实地考察、观测，收集观测数据。
气象学 气象学的研究尺度
水平尺度达10000公里，大气超长波，超大型系统如南亚高压、热带辐合带等。
水平尺度大约1000～10000公里、时间尺度在几周到数月，地区性大型天气系统，比如蒙古高压、夏威夷高压、阿留申低压、亚速尔高压、西太平洋副热带高压等。
水平尺度100～2000公里，时间尺度一天到十几天。研究对象如热带气旋，各种规模较小的切断低压（或低涡）与阻塞高压，锋面过程等。
水平尺度100公里以内，还有细分微尺度的（10公里以内），时间在几小时的尺度。研究对象如雷暴云团、龙卷风、尘卷风等等，时效性要求极高，比较困难。
气象学 应用
气象学主要应用就是天气预报，根据天气预报可以指导生产生活等多方面活动。以下其他气象学应用主要就是天气预报的应用。
根据天气预报，当灾害性天气来临时有必要暂停航空、航船和铁路交通。
当灾害性天气来临时不宜进行某些工农业活动，比如暴雨时应当暂停施工，高温低温时减短或暂停施工。农业种植也需要考虑天气状况来安排各项生产活动。
户外大型活动如奥运会、大型马拉松等需要考虑天气因素，天气不宜时应当推迟或取消。
生物学
生物學（希臘語：；拉丁語：；德語：；法語：；英語：）或稱生物科學（）、生命科學（英語：），是自然科學的一大門類，由經驗主義出發，廣泛研究生命的所有方面，包括生命起源、演化、分佈、構造、發育、功能、行为、與環境的互動關系，以及生物分類學等。現代生物學是一個龐大而兼收並蓄的領域，由許多分支和分支學科組成。然而，儘管生物學的範圍很廣，在它裡面有某些一般和統一概念支配一切的學習和研究，把它整合成單一的、連貫的領域。在總體上，生物以細胞作為生命的基本單位，基因作為遺傳的基本單元，和進化是推動新物種的合成和創建的引擎。今天人們還了解，所有生物體的生存以消耗和轉換能量，調節體內環境以維持穩定的和重要的生命條件。生物學分支學科被研究生物體的規模所定義，和研究它們使用的方法所定義：生物化學考察生命的基本化學；分子生物學研究生物分子之間錯綜複雜的關系；植物學研究植物的生物學；細胞生物學檢查所有生命的基本組成單位，細胞；生理學檢查組織，器官，和生物體的器官系統的物理和化學的功能；進化生物學考察了生命的多樣性的產生過程；和生態學考察生物在其環境如何相互作用。最終能夠達到治療診斷遺傳病、提高農作物產量、改善人類生活、保護環境等目的。
生物学 歷史
生物學之英语单词「」(德语、法语「Biologie」)源於希臘文，，意為生命，以及字尾，-logia，意為學問，合併為“研究生命的學問”。1802年，法国博物學家拉马克最早提出这個名词。
生物学 现代生物學基礎
现代生物學的五大基础，也是主要的研究方向：
细胞學说認為細胞是生物的基本單位，而且所有生物都是由一至多個細胞以及細胞分泌的物質組成（例如外骨骼）。所有細胞都是由其他細胞藉由细胞分裂的方式產生。多細胞生物一開始是從一個受精卵的單一細胞開始，再漸漸分裂為各個細胞，而細胞也是許多病理过程的基本單位.。此外，細胞之間能量轉移的現象稱為代謝，而細胞包含的遺傳資訊（DNA），在細胞分裂時也會傳遞給其他的細胞。
现代生物學認為生命是從演化而來，所有已知的生物都有一共同起源。演化論假設所有地球上活著及已絕種的生物都是來自一共同起源或一基因庫。所有生物最晚的共同起源約出現在約35億年前。
生物学 现代生物學基礎
目前已有壓倒性的證據支持演化的真實性，學界普遍認為演化是事實，而不僅僅是理論或假說，對於演化論的真確性，存在有強烈的科學共識，演化以外任何關於物種起源或人類起源的學說，目前都不獲支持。絕大多數的科學社群和學術團體，都認為演化論是唯一能完全滿足在生物學、古生物學、分子生物學、遺傳學、人類學及其他各領域中所觀察到的現象的理論。一項在1991年所作的蓋洛普民調顯示，只有大約5%的科學家（包括生物學領域以外的其他科學家）認為自己是創造論者。截至目前為止，沒有任何反對演化論且經過科學方面同行審查的論文，名列科學與醫學期刊搜尋引擎PubMed當中。
基因是生物體遺傳的基本單位，基因對應一特定區域的DNA，以特定方式影響生物的某一部位或某一機能。從細菌到動物的所有生物體都有同様複製DNA，並依此產生蛋白質的能力。細胞將DNA的基因轉錄為對應的核糖核酸（RNA），然後核糖體將RNA轉譯為一串由胺基酸組成的蛋白質。由RNA轉換為胺基酸的遺傳密码在大部份生物中是相同的，但有些生物仍有少許差異。例如若將人類對應胰島素的DNA放在植物中，也可以產生胰島素。
生物学 现代生物學基礎
體内平衡()：平衡是一個開放系統可以藉由許多彼此相關機制的動態平衡調整，使得其內在情形維持在穩定的狀態。所有的生物，不論是單細胞或是多細胞生物，都有體内平衡的機制。
一系統若要維持動態平衡，並且有效的進行調整，需要有能力偵測擾動，並且針對擾動進行回應。生物系統在偵測到擾動後，一般會利用負回授的方式回應。也就是藉由調整系統的條件，設法降低擾動的影響。就像若動物體內血糖濃度過低時，會釋放胰高血糖素增加血糖一様。
一个活的生物體的生存依赖于能量的连续输入。生物體是靠化學反應來從食物中提取能量，才能維持身體機能，並建立新的細胞。在上述反應中，組成食物化學物质的分子扮演两个重要角色。第一，這些分子中有些可以藉由生物體內的化學反應產生能量。第二，有些則可以組成生物分子中的新的分子结构。
负责引进能量到生态系统的生物被称为生产者或自养生物。几乎所有的这些生物體最初都从太阳吸取能量。
生物学 研究概況
生物學家從很多面向研究生物，因此產生很多研究領域。例如：
生物學本身不斷的快速發展，與其他學科的關聯整合也越來越多。一大原因是分子生物學在近代突飛猛進，終於導致人類基因序列定序基本完成。由此，為了解讀巨大数量的基因資訊，促成了基因组學。為了探究基因和蛋白質的交互作用，開創出蛋白質组學。這些新的研究領域幫助解決疾病、糧食、環境生態等問題。其眾多的研究資訊和积累海量研究数据則需要新的電腦演算法來處理。
分子生物學是在分子水平的生物學研究。该领域与生物學的其他领域重叠，特别是遺傳學和生物化學。分子生物學主要关注的是理解一个细胞内的各种系统的相互之间的相互作用，包括DNA，RNA和蛋白质的合成和學习这些相互作用如何被调节。
细胞生物學研究细胞的结构和生理學特性，包括它们的行为，相互作用和环境。
解剖學考虑的是宏观结构的形式，例如器官和器官系统。
遺傳學是研究基因、遺傳和生物體的变异的科學。
它們是域（regio）、界（regnum）、門（divisio 或 phylum）、綱（classis）、目（ordo）、科（familia）、屬（genus）、種（species）。
生物学 研究概況
雙名法是學名的命名方法，英文為 Binomial Nomenclature。它給每個物種訂立兩個文字，前字是該物種的屬（genus）名，後字是它的種小名 (種加詞)，兩者合為種名。除了前字須首字母大寫，其餘字母都要小寫。一般使用拉丁文，或以其他語言詞作語源，再加上拉丁化後綴。例如中國近來發現的恐龍，有些學名是用中文拼音做語源的。
有些物種因為環境隔絕或發生突變，必須再往下細分出亞種（subspecies）。為了方便區別，科學界給亞種設計一套 三名法，英文為 Trinomial Nomenclature。
生态學研究生物与其环境之间的相互关系的科學。环境包括生物环境和非生物环境，生物环境是指生物物种之间和物种内部各个體之间的关系，非生物环境包括自然环境：土壤、岩石、水、空气、温度、湿度等。
生物學家对于生命现象的研究通常采用观察和实验的方法，通常这两种方法是一起使用的。
生物学 研究概況
实验方法是人为地干预、控制所研究的对象，并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性。17世纪前后生物學中出现了最早的一批生物學实验，如英国生理學家威廉·哈维关于血液循环的实验，扬·巴普蒂斯塔·范·海尔蒙特关于柳树生长的实验等。到了19世纪，物理學、化學比较成熟了，生物學实验就有了坚实的基础，因而首先是生理學，然后是细菌學和生物化學相继成为明确的实验性的學科。19世纪80年代，实验方法进一步被应用到了胚胎學，细胞學和遺傳學等學科。
系统的方法：系统科學源自对还原论、机械论反省提出的有机體、综合哲學，从克洛德·贝尔纳与沃尔特·布拉福德·坎农揭示生物的稳态现象、诺伯特·维纳与威廉·罗斯·艾什比的控制论到卡尔·路德维希·冯·贝塔郎非的一般系统论，最早建立的是系统心理學，系统生态學、系统生理學等先后建立与发展，20世纪70-80年代系统论与生物學、系统生物學等概念发表。从克劳德·香农的信息论到伊利亚·普里高津的耗散结构理论，将生命看作自组织化系统。细胞生物學、生化与分子生物學发展，曼弗雷德·艾根提出细胞、分子水平探讨的超循环(化學)理论。