狭义相对论
19世纪末20世纪初，现代物理学在研究宏观物体的基础上，一方面向宇观方向不断发展，另一方面也不断向物质的微观层次进行探索，以爱因斯坦等为代表的一大批科学巨匠掀起了一场空前的物理学革命，把经典物理学推进到现代物理学阶段，相对论和量子力学是现代物理学革命的杰出成果，是现代物理学的两大理论支柱。对人们的思维方式和世界观产生了深刻的变革。在此之后，20世纪30年代以来，现代物学在相对论和量子力学的基础上，原子核物理学、粒子物理学、凝聚态物理学和当代场理论等新的学科又相继发展起来。
爱因斯坦（A Einstein，1879~1955年）是20世纪最伟大的科学家之一。他虽然是因提出光量子说成功地解释了光电效应而获得了1921年的诺贝尔物理学奖，但他在科学最主要的贡献还是相对论的提出。相对论的创立标志着现代物理学的开端。
“以太”之谜
19世纪后期，由于光的波动理论的确立，科学家相信一种叫“以太”的连续介质充满了宇宙空间，就像空气中的声波一样，光线和电磁信号是“以太”中的波。然而，与空间完全充满“以太”的思想相悖的结果不久就出现了：根据“以太”理论应得出，光线传播速度相对于“以太”应是一个定值，因此，如果你爱因斯坦沿着与光线传播相同的方向行进，你所测量到的光速应比你在静止时测量到的光速低；反之，如果你沿着与光线传播相反的方向行进，你所测量到的光速应比你在静止时测量到的光速高。迈克尔逊（A Michelson，1852~1931年）和莫雷（E Morley，1838~1923年）从1881年至1887年，他们进行了多次测量，其中1887年在美国俄亥俄州克里夫兰的凯斯研究所所完成的测量，是最准确细致的。他们对比两束成直角的光线的传播速度，由于围着自转轴的转动和绕太阳的公转，根据推理，地球应穿行在“以太”中，因此上述成直角的两束光线应因地球的运动而测量到不同的速度。但是，所有的实验都没有找到造成光速差别的证据。这就是著名的“以太漂移零结果”，是物理学晴朗的天空上漂流的一朵“乌云”。
爱尔兰物理学家费兹哥立德（G Fitzgerald，1851~1901年）和荷兰物理学家洛仑兹（H A Lorenz，1853~1928年）最早认为相对于“以太”运动的物体在运动方向的尺寸会收缩，即“尺缩效应”。而相对于“以太”运动的时钟会变慢，既“钟慢效应”。并且洛仑兹提出了著名的洛仑兹变换。而对“以太”，费兹哥立德和洛仑兹当时都认为是一种真实存在的物质。而法国数学家彭加勒（J H Poincare，1854~1912年）怀疑这一点，并预见全新的力学会出现。他走到相对论的边缘，但由于不能彻底的抛弃牛顿的经典力学体系，终究没能跨进相对论的大门。
马赫和休谟的哲学对爱因斯坦影响很大。马赫认为时间和空间的量度与物质运动有关。时空的观念是通过经验形成的。绝对时空无论依据什么经验也不能把握。休谟更具体地说：空间和广延不是别的，而是按一定次序分布的可见的对象充满空间。而时间总是又能够从变化的对象的可觉察的变化中发现的。1905年爱因斯坦指出，迈克尔逊和莫雷实验实际上说明关于“以太”的整个概念是多余的，光速是不变的。而牛顿的绝对时空观念是错误的。不存在绝对静止的参照物，时间测量也是随参照系不同而不同的。他用光速不变原理和相对性原理提出了洛仑慈变换，创立了狭义相对论。狭义相对论适用于惯性参照系。
狭义相对论的两条基础原理
①狭义相对性原则——在所行的惯性系中物理定律的形式相同。各惯性系应该是等价的，不存庄特殊的惯性系。即事物在每个惯性系中的规律应该是一样的。
②光速不变原理——根据迈克尔逊一莫雷实验引出在所有的惯性系里，真空中光速具有相同的值。光速与广泛的运动无关；光速与频率无关；往返平均光速与方向无关。
狭义相对论运动学的核心——洛仑兹变换
有了这两个新的公理，则非常重要的洛仑兹变换关系就非常自然的推导出来了。讨论一个从t=0，x=0发出的光子在∑系和∑系（在t=0时∑′系与∑′系垂合，以后∑以V沿X轴方向运动）中的情况，根据：
①时空均匀性：x＝γ（x′+vt′）
②相对性原则：x′=γ（x—vt）
③光速不变原理：x=ct，x′=ct′
其中：时空均匀性条件不是新的原理，一个固定的物体放在空间任意位置无论何时长度是相同的这是非常直观的，由简单的推理可知均匀时空的坐标变换是线性的。因为若设：x=ax2+bt′，则任一瞬间（dt′=0）测量一物体长度：dx=2ax′dx′。可见对∑系任意一个dx放在不同的x′，对∑系来说是长度不同的，也即对∑系空间是不均匀的这不符合直觉。因∑′与∑是等价的，∑′系变到∑系有x＝γ（x′+vt′），则∑′变到∑就一定有x′=γ（x—vt），可见相对性原理对不同的惯性系是公平的。最后由光速不变原理给出的两个关系，看起来费解，却有实验支持，我们联立以上4个方程并求解就立即可得到γ=11—V2C2和洛仑兹变换：
∑系→∑系
x=γ（x′+vt′）
y=y′
z=z′
t=γ（t′+vx′/c2）
∑系→∑系
x′=γ（x—vt）
y′=y
z′=z
t′=γ（t—vx/c2）
洛仑兹变换统一了时空和运动，统一了高速世界和经典力学研究的低速情况。当v<<c时γ=1，即洛仑兹变换变成了伽利略变换。
狭义相对论时空观
①同时的相对性：由t=γ（t′+vx′/c2），t′=0时，一般t≠0。称x′/c2为同时性因子。
②运动的钟变慢：由t=γ（t′+vx′/c2），因运动的钟在自己的参照系中x′=0，则t=γt′≥t′。
③运动的长度缩短：由x=r（t′—v·t），因测量运动的长度时必须t′=0，则t=γt′≥x′。常称1—v2c2为收缩因子，γ=11—v2c2为膨胀因子。
狭义相对论力学
（1）相对论质量
当∑系中质量为m0的A球以V沿x方向运动，相对∑系以V运动的∑系上有同样的球B以相对∑系ux′=—V运动，两球相碰发生完全弹性碰撞，如图：根据对∑系由动量守恒：（m+m0）ux=mv，对∑系由动量守恒：（m+m0）ux′=—mv，速度变换式：ux′=ux—v1—vc2ux解这几个方程就得到：m=γm0，竟然速度v增加（γ增加）质量m也要增加。
（2）相对论质能关系
狭义相对论指明了质量与能量之间存在的内在联系，即建立起质能关系式E=mc2，当某物质的质量发生m的变化时，必然要伴随E的能量变化，且E=mc2，反之亦然，这一公式奠定了利用原子能的基础。
（3）相对论力学方程
在经典物理中，我们常常把牛顿定律写成F=ma=mdvdt，现代物理证明这只在低速情况下近似成立，普遍的形式是F=dvdt。实际上这是力的定义式。力是物体整体运动状态变化的原因，用P来表示状态参量要比用V周全，因为V仅仅表示了物体相对运动因素，而P=mv表示了物体整体作相对运动时运动的完整数量。
广义相对论
1915年爱因斯坦把狭义相对论原理推广到更一般的情况，即非惯性系中，利用黎曼几何处理弯曲四维空间，创立了广义相对论。
广义相对论的两条基本原理
1 等效原理——非惯性系与一个引力场等效
爱因斯坦创立狭义相对论，对牛顿经典力学作本质改造之后，就希望着手解决万有引力问题。他当时想把万有引力纳入狭义相对论的理论框架之中，但很快发现这是不可能的。因为万有引力是描述超距作用的，这与狭义相对论中的“任何相互作用传递是需要时间，即任何信号的传递速度总是有限的”是相矛盾的。1911年，爱因斯坦深入思考这个问题。爱因斯坦意识到加速与重力场的密切关系，在密封厢中的人，无法区分他自己对地板的压力是由于他处在地球的重力场中的结果，还是由于在无引力空间中他被火箭加速所造成的。于是他提出了引力与加速度等效原理。
所有的实验结果都得出同一结沦，即惯性质量等于引力质量。
牛顿自己意识到这种质量的等同性是由某种他的理论不能够解释的原因引起的。但他认为这一结果是一种简单的巧合。与此相反，引力质量和惯性质量的等同性是爱因斯坦论据中的第三假设。
爱因斯坦一直在寻找“引力质量与惯性质量相等”的解释。他认为：如果一个惯性系相对于一个伽利略系被均匀地加速，那么我们就可以通过引入相对于它的一个均匀引力场而认为该惯性系是静止的。日常经验验证了这一等同性：两个物体（一轻一重）会以相同的速度“下落”。然而重的物体受到的地球引力比轻的大。那么为什么它不会“落”得更快呢？因为它对加速度的抵抗更强。结果是，引力场中物体的加速度与其质量无关。伽利略是第一个注意到此现象的人。引力场中所有的物体“以同一速度下落”是（经典力学中）惯性质量和引力质量等同的结果。
2 广义相对论原理——自然法则（物理学基本规律）在任何参考系中都是相同的
这是爱因斯坦的第四假设，是对第一假设的推广。爱因斯坦指出：“物理学定律必须具有这样的性质，它们对于以无论哪种方式运动着的参照系都是成立的。”也就是说，自然定律在一切参考系中也都应当是等价的，不存在任何特别的参考系。
广义相对论的描述
1912年爱因斯坦意识到如果在真实几何中引入一些调整，重力与加速的等价关系就可以成立。爱因斯坦想像，如果三维空间加上第四维的时间所形成的空间一时间实体是弯曲的，那结果是怎样的呢？他的思想是，质量和能量将会造成时空的弯曲，这在某些方面或许已经被证明。像行星和苹果，物体将趋向直线运动，但是，他们的径迹看起来会被重力场弯曲，因为时空被重力场弯曲了。
1913年在他的朋友格卢斯曼的帮助下，爱因斯坦学习弯曲空间及表面的理论，即黎曼几何。这些抽象的理论，在黎曼（Riemann，1826~1866年）将它们发展起来时，从来想到与真实世界会有联系。
我们所认识的重力，只是时空是弯曲的事实的一种表述。
广义相对论提出了三个可检验的预言。第一个是水星的近日点的摄动，该现象指出，轨道上运动的行星在绕太阳运行时，每完成一个周期并非精确返回到空间的原来位置，而是稍稍有些前移。这一事实早在19世纪中叶就已发现，但经典的牛顿天体力学无法对摄动现象做出满意的解释。第二个预言是，光线在引力场中将发生偏转。按照这个说法，星光在经过太阳附近时，将受到太阳引力的影响而偏折。结果是恒星的机位将会有一个变化。观测这一现象只有发生日全食时才能进行，否则太阳的强烈光线使地面上根本观测不到太阳附近的恒星光线（瑞士天文学家M·施瓦兹柴尔德对这个现象做了详细的定量描述）。第三个预言通常被称为谱线“红移”，即恒星辐射总是背离我们而去。
第一次世界大战刚一结束，英国天文学家爱丁顿（A S Eddington，1882~1944年）立即在1919年组织了英国日食观测队，去检测星光经过日全食太阳时将发生偏转的预言。两支观测队分别出发，一个派往巴西的索布拉尔，另一个由爱丁顿率领来到西班牙所属圭亚那海岸附近的普林西比岛。观测结果与预言相符，立即震撼了全世界的科学家和公众。1968年，沙皮罗设计的广义相对论的第四个验证“雷达波传播中的时间延迟”取得成功。它证实了广义相对论的预言是正确的。这个预言是说，由于光线在引力场中一般沿曲线传播与无引力场相比，其传播时间要慢。除了以上的验证外，1978年泰勒等人通过对一颗射电脉冲双星轨道周期所作的多年观测，间接证实了引力波的存在。这也是对广义相对论的重要验证。
除了以上验证之外，2004年4月，美国酝酿45年之久、耗资达7亿美元“引力探测器B”卫星成功发射，其使命是以前所未有的精度对爱因斯坦1916年提出的广义相对论中的两项重要预测进行验证，具体说就是时间和空间不仅会因地球等大质量物体的存在弯曲，而且大质量物体的旋转还会拖动周围时空结构而发生扭曲。这两项预测分别被称为“短程线效应”和“惯性系拖曳效应”。这是关系到整个宇宙学理论甚至全人类时空观念是否得经历一次根本性变革的非凡实验，结果如何，人们翘首期待！
相对论在时空观上的突破
狭义相对论从根本上否定了以牛顿为代表的脱离运动的绝对时空观。狭义相对论里的钟慢效应和尺缩效应，表示时间、空间与物质的运动是不可分割的，随物质的运动状态而改变。狭义相对论里的同时性相对性和时空间隔不变性，则表明时间和空间有内在的联系，时空是一个统一体。广义相对论在否定绝对时空观方面又前进了一大步。爱因斯坦在广义相对论中指出：在引力场中，空间的性质不再服从欧几里得空间，而是服从弯曲的黎曼空间；空间的弯曲的程度取决于物质在空间中的分布状况，物质密度大的地方，引力场也大，空间的弯曲也较厉害，反之，亦成立。由此可见，广义相对论变为时空的性质不仅取决于物质的运动状态，而且取决于物质的分布状况，这与脱离物质分布的绝对时空观是决然不同的。这正如爱因斯坦所说：“从前大家相信，要是宇宙一切物质都消失了，那就留下了空间和时间。但是，根据相对论，物质消失了，时间和空间也就跟着一起消失了。”
量子力学
量子力学是反映微观粒子结构及其运动规律的科学。量子力学的诞生极大地推动着现代科学技术的发展，如原子能技术的开发、激光的问世、大规模集成电路的研制等，无一不是以量子理论为前提。同时，量子力学也对人们的哲学世界观产生着深远的影响。量子力学的创立是20世纪物理学革命的重要标志之一。
“量子”一词意指“一个量”或“一个离散的量”。在日常生活范围里，我们已经习惯于这样的概念，即：一个物体的性质，如它的大小、重量、颜色、温度、表面积以及运动，全都可以从一物体到另一物体以连续的方式变化着。例如，在各种形状、大小与颜色的苹果之间并无显著的等级。
然而，在原子范围内，事情是极不相同的。原子粒子的性质，如它们的运动、能量和自旋，并不总是显示出类似的连续变化，而是可以相差一些离散的量。经典牛顿力学的一个假设是：物质的性质是可以连续变化的。当物理学家们发现这个观念在原子范围内失效时，他们不得不设计一种全新的力学体系——量子力学，以说明标志物质的原子特征的团粒性。
量子力学是研究微观粒子的运动规律的物理学分支学科，它主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础。量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一，而且在化学等有关学科和许多现代技术中也得到了广泛的应用。量子力学是在旧量子论的基础上发展起来的。旧量子论包括普朗克的量子假说、爱因斯坦的光量子理论和玻尔的原子理论。
紫外灾难和能量子假说
在19世纪中叶，有一些物理学家开始关注热辐射问题，由于各种物体辐射的能量按波长的分布不仅与物体的温度有关，而且也与物体表面材料的性质有关，为简化问题的处理，德国物理学家基尔霍夫（G R Kirchhoff，1824~1887年）提出用绝对黑体（简称黑体）作为研究热辐射的理想化对象。
实验物理学家研究了作为温度函数的“黑体”辐射的光谱分布。理论物理学家则寻求给观察到的分布定律以一个理论公式。经过许多努力，德国物理学家维恩（W Wien，1864~1928年）导出了一个在高频段与实验相符合的公式——维恩公式。后来，德国的瑞利（J W S Rayleigh，1842~1919年）、金斯（J H Jeans，1877~1946年）根据经典电动力学和统计物理学中的“能量均分原理”又得到一个在低频段与实验相符的瑞利—金斯公式。而这两个公式在紫外线这一端出现了求出的能量密度为无限大的完全不符合实验的荒谬结论，即物理学晴朗天空中漂流的另一朵乌云——“紫外灾难”。
1900年，德国长期从事热力学研究的物理学家普朗克（M K E L Planck，1858~1947年）通过揣测和凑合实验数据的办法，得到了一个在高频段和低频段都与实验相符合的黑体辐射公式。为了给他的公式找到一个理论根据，他大胆地提出了一个违背经典理论的假设——能量子假设。假定电磁场和物质交换能量是以间断的形式（能量子）实现的，能量子的大小同辐射频率成正比，即：E＝hv（h为普朗常量，h称为频率为v的能量子），成功地解释了黑体辐射。
根据这一假设，再运用经典的统计理论和电磁理论，便导出普朗克黑体辐射公式：
ψv=8πv2dvc3xex—1，x=hvkT
光电效应的光子解释
光电效应就是某些金属被光照射后放出电子的现象。1902年，德国物理学家勒纳德从实验中总结出了光电效应的规律：当照射光的频率高于一定值时，才能有电子逸出表面；逸出表面的能量随光的频率增加而增加，与光的强度无关；光的强度只决定单位时间内被打出的电子数目。这个经验规律用经典的光的波动理论根本无法解释。1905年，爱因斯坦引进光量子（光子）的概念，并给出了光子的能量、动量与辐射的频率和波长的关系，成功地解释了光电效应。其后，他又提出固体的振动能量也是量子化的，从而解释了低温下固体比热问题。爱因斯坦认为，光的能量并不是连续分布的，而是由一些能量（即光量子）所组成。当一个光量子与电子碰撞时，会把它的全部能量转化为电子的动能，而只有当电子所获得的动能大于它所在金属原子束缚它的能量时，它才能以一定的动能离开金属表面，形成光电子。
康普顿（A H Compton，1892~1962年）从1918年起从事X射线散射实验，令人信服地证明光子不仅有能量而且有动量，并且光子与微观粒子的作用服从能量守恒和动量定律。
原子的量子性发现
1913年，玻尔（R Bohr，1885~1762年）在卢瑟福（E Rutherford，1871~1937年）有核原子模型的基础上建立起原子的量子理论。按照这个理论，原子中的电子只能在分立的轨道上运动，原子具有确定的能量，它所处的这种状态叫“定态”，而且原子只有从一个定态到另一个定态，才能吸收或辐射能量，频率为：玻尔v=En—Emh这个公式很好地解释了氢原子光谱。然而这个理论虽然有许多成功之处，但它只能用于氢原子，对于带两个电子的普通的氦原子却困难重重。
德布罗意的波粒二象性理论
德布罗意的物质波理论在人们认识到光具有波动和微粒的二象性之后，为了解释一些经典理论无法解释的现象，法国物理学家德布罗意（L V deBroglie，1892~1987年）于1924年提出微观粒子具有波粒二象性的假说。德布罗意认为：正如光具有波粒二象性一样，实体的微粒（如电子、原子等）也具有这种性质，即既具有粒子性也具有波动性。他提出了物质波理论，预言电子波的衍射，这一假说不久就为实验所证实，因此获1929年诺贝尔物理学奖。1927年，戴维孙和汤姆逊发现了晶体对电子的衍射和电子照射晶体的干涉现象，证实了德布罗意的预言，因而获1937年诺贝尔物理学奖。
量子力学的建立
由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子所遵循的运动规律就不同于宏观物体的运动规律，因此需要建立一套新的力学体系。旧量子论对经典物理理论加以某种人为的修正或附加条件以便解释微观领域中的一些现象。由于，人们在寻找微观领域的规律时，从两条不同的道路建立了量子力学。一种是德国年轻物理学家海森堡（W，K Heisenberg，1901~1976年）于1925年大胆抛弃了玻尔的电子轨道的概念及其他有关的不可观察的经典运动学的量，玻恩薛定谔采用跃迁几率这类可以观测的量，借助于数学中的矩阵方法，建立了一种新的力学——矩阵力学，后来这个理论由玻恩（M Born，1882~1970年）、海森堡等进一步完善，并被命名为矩阵力学。另一种就是薛定谔（E Schroedinger，1887~1961年）在受到德布罗意把波同自由运动的粒子联系起来的假说的启发下经过努力于1926年创立了波动力学，并证明了矩阵力学和波动力学的等价性。
量子力学建立以后，1926年，玻恩等人提出了波函数的概率解释；1927年，海森堡发现不确定性原理或称测不准关系，即微观粒子位置的测量误差和它动量的测量误差的乘积大于或等于普朗克常数的一半。它表明微观客体的位置和动量不能同时精确地测量。同时，能量和时间也存在内似的关系。同年，玻尔提出了量子力学的互补原理，他认为波动和粒子是描述两种宏观现象的经典概念，二者在宏观上不能相容，是相互矛盾的，但任何一个单独的概念又都不足以完整地描述同—个微观现象，必须将这两种概念的描述结合在一起才能描述同一个微观现象，必须将这两个概念的描述结合在起才能勾画出所描述微观现象的统一图景，即二者互相排斥，但又相互补充。英国物理学家狄拉克（P A M Dirac，1902~1984年）得出相对论波动方程；后来又有奥地利的泡利（W Pauli，1900~1958年）提出不相容原理等，从而进一步使量子力学发展成为比较完善的理论体系。
现代物理学的新进展
20世纪30年代以来，继相对论和量子力学的创立之后，现代物理学取得了一系列新的成就。原子核物理学、粒子物理学、凝聚态物理学等学科学先后发展起来，形成了现代物理学空前发展的新局面。
原子核物理学
原子核物理学是研究原子核的结构性质和变化规律的学科。
19世纪末，电子和元素天然放射性的发射，打破了原子核不可分的经典物理学观念，它使人们认识到原子核还是有内部结构的。20世纪开始，人们就不断探索原子核内部结构，提出了各种原子结构模型。1934年，美籍意大利物理学家费米（E Fermi，1847~1897年）等人首先发现了重核裂变现象。核裂变又使科学家们找到了实现链式反应的可能性。所谓链式反应就是当中子轰击铀核使核发生分裂时，又有新的中子产生从而再轰击别的铀核，使这一反应像链条一样一环扣一环持续下去。随着规模的越来越大，出现雪崩式的核爆炸，它会产生几百万度高温，几十万个大气压的压力。原子弹便是基于这一原理制成的。
铀核裂变的发现和链式反应的实现，揭开了原子能时代的序幕，标志着原子核物理学进入了一个新的发展阶段。后来科学家们又发现比重核裂变释放大几十倍的轻核聚变，使人类获得了利用核能的一条更远大前景的途径。
物质的微观探索
在宇宙线研究和高能加速器实验研究中，科学家发现了数以百计的不同种类的粒子。除质子、中子、电子之外，还有中微子、正电子，其他粒子的反粒子以及介子、超子等等。现代物理学把比原子核更小的粒子统称为基本粒子。其中“基本”只是相对而言的，并不是指不可分的物质的最后组合。基本粒子按照其质量、寿命、自旋以及参与的相互作用等性质，可分为轻子、强子，以及相互作用的传递子等。这些基本粒子所组成的基本粒子的世界中存在着四种相互作用，即引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。引力作用在微观世界中太弱因此可以不考虑。
①引力相互作用——媒介粒子：引力子/强度：最弱/作用距离：长
②电磁相互作用——媒介粒子：光子/强度：强/作用距离：长
③强相互作用——媒介粒子：胶子和介子/强度：最强/作用距离：短
④弱相互作用——媒介粒子：中间玻色子/强度：较弱/作用距离：短
基本粒子如此之多，难道它们真的都是最基本、不可分的吗？近40年来大量实验事实表明至少强子是有内部结构的。
1964年美国物理学家盖尔曼（Gellmann，1929~）提出了“夸克模型”。认为所有强子都是由带分数电荷且具有一定对称性质的上夸克、下夸克、奇异夸克和它们的反夸克所组成。原子是由原子核和电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，质子和中子是由什么构成的呢？这的确是轮中之轮！“夸克”一词原指一种德国奶酪或海鸥的叫声。盖尔曼当初提出这个模型时，并不企求能被物理学家承认，因而它就用了这个幽默的词。强子是由夸克构成的。古希腊人认为，一切物质都是由为数不多的基本粒子（即他们所谓的“原子”）构成。这一思想在现在已被证明是错误的。基本粒子是否就是夸克？它们还能继续再分下去吗？
随着粒子物理学的发展，人们对物质结构的认识不断深入。20世纪70年代末80年代初，在粒子物理的理论探索中，有许多工作者探讨夸克和轻子的内部结构，并提出了各种可能的“亚夸克”模型。目前，人们对基本粒子的研究仍在继续。
凝聚态物理学
凝聚态通常指固态和液态，这两种物质中的原子（或分子）之间有很强的内聚力。凝聚态物理学是研究凝聚态物质的微观结构、微观运动及其物理性质的学科。凝聚态物理学目前已形成的分支有金属物理学、半导体物理学、电介质物理学、磁学、低温物理学、高压物理学、发光学、晶体学、红外线物理学等。此外还有一些新兴的活跃领域，如表层物理学，液晶、有机固体和高分子物理学，矿物物理学等。
当代的场理论
从物质间的相互作用是由场（场或量子）来传递的观念出发，统一地描述和揭示基本相互作用的共同本质和内在联系，以建立相应的统一场理论，也是物理学研究的一个重要课题。
迄今为止，科学家将人类所认识到的各种物理现象所表现的相互作用归结为前面所说的四种基本相互作用。当代的场理论主要包括电弱统一理论、大统一理论和超弦理论。
