主题:物理学
物理學是一門自然科學，注重于研究物質、能量、空間、時間，尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關係。物理學是關於大自然規律的知識；更廣義地說，物理學探索分析大自然所發生的現象，以了解其規則。
物理學是最古老的學術之一。在過去兩千年裏，物理學與化學、天文學都曾歸屬於自然哲學。直到十七世紀科學革命之後，物理學才成為一門獨立的自然科學。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集，如生物物理學、量子化學等等。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。
物理學是自然科學中最基礎的學科之一。經過嚴謹思考論證，物理學者會提出表述大自然現象與規律的假说。倘若這假说能夠通過大量嚴格的實驗檢驗，則可以被歸類為物理定律。但正如很多其他自然科學理論一樣，這些定律不能被證明，其正確性只能靠著反覆的實驗來檢驗。
在量子力學裡，兩個粒子在經過短暫時間彼此耦合後，單獨攪擾其中任意一個粒子會不可避免地影響到另一個粒子的性質，儘管粒子與粒子之間可能相隔很長一段距離，這種關聯現象稱為量子糾纏。像光子、電子一類的微觀粒子，或者像分子、巴克明斯特富勒烯、甚至像小鑽石一類的介觀粒子，都可以觀察到量子糾纏現象。由兩個以上粒子組成的量子系統也可能會發生量子糾纏。量子糾纏是一種純粹發生於量子系統的現象；在經典力學裏，找不到類似的現象。假設兩個粒子處於量子糾纏，對於其中一個粒子做測量得到結果（例如，自旋為上旋），則另外一個粒子在之後任意時間做測量，必定會得到關聯結果（在此案例裏，自旋為下旋）。很多類似實驗已被完成，甚至當兩個測量的時間間隔，比光波傳播於兩個測量位置所需的時間間隔還短暫，這關聯現象依然發生，也就是說，量子糾纏的作用速度比光速還快。最近完成的一項實驗顯示，量子糾纏的作用速度至少比光速快10,000倍。圖為製備糾纏光子對的示意圖。
NGC 7027是一個極為年輕，且物質極為緻密的行星狀星雲，距離地球約3000光年（920秒差距），位於天鵝座。該星雲於1878年由法國天文學者讓·瑪璉·史提芬使用馬賽天文台口徑31英吋望遠鏡發現，是最小的行星狀星雲之一，也是至今最被廣泛研究的。圖為青春洋溢的NGC 7027。
在引入光子概念之后，康普顿散射可以得到如下解释：电子与光子发生弹性碰撞，电子获得光子的一部分能量而反弹，失去部分能量的光子则从另一方向飞出，整个过程中总动量守恒，如果光子的剩余能量足够多的话，还会发生第二次甚至第三次弹性碰撞...
量子色動力學：強交互作用物質有哪些相態？在宇宙中，這些相態的角色為何？核子的內部結構為何？量子色動力學對於強交互作用物質的屬性方面的預測為何？哪種機制主掌了夸克和膠子的變遷為π介子與核子？是甚麼機制造成了量子色動力學的重要特色：夸克禁閉與漸近自由？怎樣將量子色動力學與廣義相對論合併為一個完整理論？
| 基本概念 | 经典物理学 | 现代物理学 | 跨学科主题 |
|---|---|---|---|
| 连续介质 | 固体力学 | 流体力学 | 地球物理学 |
| 运动 | 经典力学 | 分析力学 | 数学物理 |
| 动力学 | 运动学 | 运动链 | 机器人学 |
| 物质 | 经典物态 | 现代物态 | 纳米技术 |
| 能量 | 化学物理 | 等离子体物理 | 材料科学 |
| 低温 | 低温物理 | 低温学 | 超导性 |
| 热 | 传热学 | 输运现象 | 燃烧 |
| 熵 | 热力学 | 统计力学 | 相变 |
| 粒子 | 颗粒物 | 粒子物理 | 粒子加速器 |
| 反粒子 | 反物质 | 湮灭物理 | 伽马射线 |
| 引力 | 万有引力 | 引力波 | 天体力学 |
| 真空 | 压力物理 | 真空态物理 | 量子涨落 |
| 随机性 | 统计学 | 随机过程 | 布朗运动 |
| 时空 | 狭义相对论 | 广义相对论 | 黑洞 |
| 量子 | 量子力学 | 量子场论 | 量子计算 |
| 辐射 | 放射性 | 放射性衰变 | 宇宙射线 |
| 光 | 光学 | 量子光学 | 光子学 |
| 电子 | 固体物理 | 凝聚态 | 对称性破缺 |
| 电 | 电路 | 电子学 | 集成电路 |
| 电磁学 | 电动力学 | 量子电动力学 | 化学键 |
| 强相互作用 | 核物理学 | 量子色动力学 | 夸克模型 |
| 弱相互作用 | 原子物理学 | 电弱统一理论 | 放射性 |
| 标准模型 | 基本相互作用 | 大统一理论 | 希格斯玻色子 |
| 信息 | 信息科学 | 量子信息 | 全息原理 |
| 生命 | 生物物理学 | 量子生物学 | 天体生物学 |
| 意识 | 神经物理学 | 量子心灵 | 量子脑动力学 |
| 宇宙 | 天体物理学 | 宇宙学 | 可观测宇宙 |
| 天体演化学 | 大爆炸 | 数学宇宙 | 多重宇宙 |
| 混沌 | 混沌理论 | 量子混沌 | 摄动理论 |
| 复杂性 | 动力系统 | 复杂系统 | 涌现 |
| 量子化 | 正则量子化 | 圈量子引力 | 自旋泡沫 |
| 统一理论 | 量子引力 | 弦理论 | 万物理论 |
核心理论: 经典力学 | 运动学 | 静力学 | 动力学 | 拉格朗日力学 | 哈密顿力学 | 连续介质力学 | 流体力学 | 固体力学 | 电动力学 | 狭义相对论 | 广义相对论 | 量子力学 | 量子场论 | 量子电动力学 | 量子色动力学 | 量子光学 | 弦理论 | 热力学 | 统计力学
主要领域: 天体物理学 | 凝聚态物理学 | 原子物理学 | 分子物理学 | 光学 | 几何光学 | 物理光学 | 原子核物理学 | 粒子物理学 | 等离子体物理学 | 介观物理学 | 低温物理学 | 固体物理学 | 晶体学
交叉学科: 天体物理学 | 大气物理学 | 地球物理学 | 生物物理学 | 物理化学 | 材料科学 | 电子科学 | 计算物理 | 数学物理 | 非线性物理学
背景知识: 参看传记, 科学史, 和学院介绍.