自古代以来，人们一直试图了解大自然的深邃。 为什么物体会落到地上，为什么不同的物质会有不同的性质？ 是吗？ 从观测和分析自然现象出发，早期人们发现了其中的样式，并对这些样式提出了各种理论，试图说明自然的奥妙，但他们提出的大部分理论都是不正确的。 从现代判断标准来看，早期的物理理论类似于一些哲学理论。 现代理论都要经过严格的实验检验，那些早期的理论没有得到严格的证实。 托勒密和亚里士多德提出的一些理论与日常可以观察到的事实相反。

尽管如此，许多古学家还是对相当正确的理论做出了贡献。 古希腊哲学家泰勒斯(约前624年-约前546年)曾东渡地中海，在美索不达米亚埃及学习天文学和几何学，并加以推广和扩展，发扬光大。 他还可以预测公元前585年发生的日食，估计船离岸边的距离，并根据金字塔的阴影计算出其高度。 泰勒斯拒绝依赖玄排他性或超自然因素来解释自然现象，声称任何事件的发生都有不变和普遍的因果关系。 公元前5世纪，古希腊哲学家卢基贝和学生德谟克利特认为一切物质都由不可破坏、不可分割的原子构成，最先提出了原子论。 古希腊思想家阿基米德在力量方面得出了许多正确的定量结论，包括杠杆原理的说明

经典物理学经典物理学是指牛顿力学、热力学、麦克斯韦电磁学等与量子力学和相对论无关的物理学。 古典物理学的鼎盛时期开始于16世纪的第一次科学革命，结束于19世纪末。 尼古拉斯哥白尼打响了科学革命的第一枪，于1543年提出了描写托勒密地心学说的太阳系统的日心说。 1609年和1619年间，约翰内斯开普勒发表了行星运动主导定律，用数学方程准确估计了从天文观测中得到的行星绕太阳公转的数据，给了日心说强而有力的理论支持。 伽利略通过实验研究物体的运动，发现了下落的规律，表明了实验方法对科学研究的重要性。 他不依靠纯粹的推理，而是依靠通过实验和观测获得的证据，证实了任何假说的正确性。 他强调了为了表现物理现象而使用数学。 自然的语言是数学，不懂数学，就不能理解自然。 1687年，艾萨克牛顿提出的牛顿运动定律和万有引力定律为经典物理学奠定了坚实的基础。 他做微积分，提供了一种新的高级数学方法来研究物理问题。 他给第一次科学革命画上了完美的句号。 物理学显示出两个独特的特征。 使用实验证据来看物理定律，或者使用数学语言来表达物理定律。 物理学逐渐发展进步，成为一门独立的学科。

现代物理学二十世纪初期，物理学家发现古典物理学有极其严重的缺陷。 迈克尔逊-莫雷实验的零结果不符合经典物理学的预测，黑体辐射光谱不符合热力学的预测，经典电磁学不能解释光电效应和原子光谱，放射性物质的物理性质似乎违背了经典物理学的决定论。 这些瑕疵给学术界带来了前所未有的考验，彻底动摇了旧理论体系的基础，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，开创了现代物理学的新纪元。 相对论和量子力学对这些难题给出了合理的解答。 不仅如此，物理学家还将相对论和量子力学应用于原子、分子等微观系统以及各种凝聚态宏观系统，以更深入地揭示自然机制，促进物质文明繁荣。

核心理论对物理学的研究范围非常广泛，但物理学家常常使用某些物理学的核心理论。 这些理论已经在许多不同的实验中多次得到验证，认为对自然现象的预测十分准确。 例如，经典力学理论可以准确描述物体的运动，但必须满足两个前提。 一个是物体的尺寸大于原子，另一个是物体的运动速度小于光速。 即使在今天，这些核心理论仍然是热门的研究领域。 例如，在二十世纪后半叶，即牛顿(1642年1727年)将经典力学表达了三个世纪之后，学者发现并建立了混沌理论，证明力学系统的决定论可预测性是一种错误的观念。

这些核心理论大体包括在经典力学、量子力学、热力学、统计力学、电磁学、狭义相对论等基础物理学领域，是高级研究专题的重要工具。

古典物理学与现代物理学的区别[编辑]按大小和速度分类，物理学有4个领域。 物理学的一大研究目标是发现普遍规律，即无一例外的规律，但似乎任何物理理论都只适用于某个明确的值域。 粗略地说，经典物理学定律可以准确地描述长度比原子尺度大、速度比光速快的系统。 在此适用范围之外，实验结果与理论预测不一致。 狭义相对论完全抛弃了绝对时间和绝对空间的概念，取而代之的是四维时空，可以准确地描述接近光速的速度系统，即相对论系统。 量子力学并不像古典物理学那样决定性地描述宏观物体的物理行为，而是在今天的精密复杂的实验中成功地统计描述了微观系统的物理行为，验证了其正确性。