现代物理学

二十世纪初期，物理学者发现经典物理学存在着极严重的瑕疵：迈克耳孙-莫雷实验的零结果不符合经典物理学的预测，黑体辐射谱不符合热力学的预测，经典电磁学无法解释光电效应与原子光谱，放射性物质的物理性质貌似与经典物理学的决定论背道而驰。这些瑕疵给学术界带来了一场前所未有的考验，彻底地动摇了旧理论体系的基石，导致了二十世纪物理学两大理论体系相对论和量子力学的出现，进而开始了现代物理学的纪元。相对论和量子力学对于这些难题给出合理解答。

不仅如此，物理学者应用相对论和量子力学于像原子、分子等等的微观系统，以及各种凝聚态宏观系统，从而更为深切地揭示大自然的工作机制，并且促进物质文明蓬勃发展。

虽然物理学的研究范围十分广泛，物理学者时常会使用到某些物理学的核心理论。这些理论皆已通过很多不同实验的多次检验，并且对于自然现象的预测被认为足够准确，例如，经典力学的理论能够准确地描述物体的运动，但必须满足两个前提，一是物体尺寸超大于原子、二是物体运动速度超小于光速。当今，这些核心理论仍旧是很热门的研究领域。

例如，二十世纪后半期，即在牛顿（1642年–1727年）表述经典力学整整三个世纪之后，学者发现与创建了混沌理论，其揭示了力学系统的决定论可预测性是一个错误的观念。这些核心理论大致包括于经典力学、量子力学、热力学、统计力学、电磁学、狭义相对论等等基础物理学领域，是进阶研究专门论题的重要工具。