物理學分支

物理學是一種自然科學，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^[1]；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^[2][a]。

各種不同的物理現象

核心理論

雖然物理學的研究範圍十分廣泛，但有些理論仍常被物理學者使用到，這些理論都已經過做實驗多次檢驗，被證實為大自然的正確近似（可以適用於某設定值域內）。例如，經典力學的理論能夠準確地描述物體的運動，前提是物體必須滿足尺寸遠大於原子、速度超小於光速這兩個條件。經過多年的研究后，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，即在艾薩克·牛頓原本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，一門非線性系統相關經典力學理論。這些核心理論大致包括於經典力學、量子力學、原子物理學、分子物理學、熱力學、統計力學、電磁學、光子學、相對論、宇宙學及天文學等等基礎物理學領域，是進階研究的重要工具。任何物理學者，不論專長領域為何，通常都需要熟讀精通這些理論。

基礎領域	重要主題	重要概念
經典力學	牛頓運動定律、拉格朗日力學、哈密頓力學、運動學、靜力學、動力學、聲學、流體力學、連續介質力學、混沌理論	時間、空間、轉動、位移、速度、加速度、質量、力、力矩、動量、角動量、能量、功、功率、振動、波、振動學
電磁學及光子學	電學、磁學、電動力學、光學	電荷、電流、電導、電阻、電場、磁場、磁通、電磁場、電磁感應、電磁輻射、電磁波
熱力學和統計力學	熱機、分子運動論	溫度、熱量、内能、自由能、熵、壓力、配分函數、熱力學平衡、態函數、漲落、相、相變
相對論	狹義相對論、廣義相對論、愛因斯坦場方程	時空、引力場、引力波、四維動量、勞侖兹變換、相對性原理、等效原理、協變性
量子力學、原子及分子物理學	舊量子論、矩陣力學、波動力學、量子場論、相對論量子力學	波函數、哈密頓量、全同粒子、自旋、波粒二象性、不確定原理、零點能、量子、量子化、能級

研究領域

現代物理研究大致分類為天文物理學、原子物理學、分子物理學、光波物理學、粒子物理學、 凝聚態物理學等等。有些大學的物理系也支持物理教育研究。自二十世紀以來，物理學的各個領域越加專業化，大多數物理學家的整個職業生涯只專精於一個領域，像阿爾伯特·愛因斯坦和列夫·朗道這樣的全才大師現在已寥若晨星^[3]。

物理學研究領域、分支領域和涉及的主要理論與重要概念：

研究領域	分支領域	主要理論	重要概念
天文物理學	天文學、 天体测量学、 宇宙学、 引力物理學、 高能天文學、 行星科學、 等离子体天文物理學、 太陽物理學、 太空物理學、 恒星物理学	大爆炸、 宇宙暴脹、 廣義相對論、 牛頓萬有引力定律、 ΛCDM模型、 磁流體力學	黑洞、 宇宙微波背景輻射、 宇宙弦、 暗能量、 暗物质、 星系、 引力、 引力波、 引力奇點、 行星、 太阳系、 恒星、 超新星、 宇宙
原子、分子和光波物理學	原子物理学、 分子物理学、 原子和分子天文物理學、 光物理學、 光子学	量子光学、 量子化学、 量子資訊學	光子、 原子、 分子、 衍射、 電磁輻射、 雷射、 偏振、 譜線、 卡西米爾效應
粒子物理學	核子物理學、 核子天文物理學、 天体粒子物理学、 粒子物理現象學	標準模型、 量子場論、 量子電動力學、 量子色動力學、 電弱理論、 晶格場論、 晶格規範理論、 规范场论、 超对称、 大统一理论、 超弦理論、 M理論	引力交互作用、 電磁交互作用、 強交互作用、 弱交互作用、 基本粒子、 自旋、 反物质、 自發對稱性破缺、 微中子振盪、弦、 量子引力、 萬有理論、 真空能量
凝聚態物理學	固體物理學、 高壓物理學、 低溫物理學、 表面物理學、 奈米科技、 高分子物理	BCS理論、 布洛赫波、 密度泛函理論、 費米氣體、 費米液體、 統計力學	气体、 液体、 固体、 玻色–爱因斯坦凝聚、 電傳導、 声子、 磁、 自我組織、 半導體、 超導體、 超流體、
应用物理学	加速器物理學、 声学、 生物物理學、 工程物理學、 流體力學、 地球物理学、 材料科學、 醫學物理、 光電工程、 太陽能光伏、 物理化學、等离子体物理學、 固體物理學、 量子化學、 量子電子學、 量子資訊學、 車輛動力學