引力
在1687年，艾薩克·牛頓在他的《自然哲学的数学原理》一书中发表了万有引力定律。牛顿的万有引力定律的陈述如下： 如果两个质点的质量分别为formula_1、formula_2，并且在它们之间的距离为formula_3，则它们之间的万有引力formula_4为
量子力学
量子引力是對引力場進行量子化描述的理論，屬於萬有理論之一。物理學者發覺，建造引力的量子模型是一件非常艱難的研究。半經典近似是一種可行方法，推導出一些很有意思的預測，例如，霍金輻射等等。可是，由於廣義相對論（至今為止，最成功的引力理論）與量子力學的一些基礎假說相互矛盾，表述出一個完整的量子引力理論遭到了嚴峻阻礙。嘗試結合廣義相對論與量子力學是熱門研究方向，為當前的物理學尚未解决的問題。當前主流嘗試理論有：超弦理論、迴圈量子重力理論等等。
万有理论
阿基米德可能是人們所知最早一位用公理來描述自然，並且從中演繹出新結果的科學家。他試圖從幾個公理來描述「所有理論」。類似地，任何萬有理論也應該是基於一些公理，從這些公理能夠演繹出所有觀察到的現象。
威廉·吉尔伯特
吉尔伯特根据他所发现的磁力现象建立了一个理论体系。他设想整个地球是一块巨大的磁石，上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。他认为磁石的磁力会产生运动和变化。他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。
万有理论
大衛·希爾伯特於1900年提出了23個極為重要的數學問題，即著名的希爾伯特的23個問題。 在其中第六個問題，他挑戰學者們找到整體物理學的公理基礎，從數學角度來表達萬有理論。
量子力学
19世紀末，人們發現舊有的經典理論並沒有辦法解釋微观系统，於是經由物理學家的努力，在20世紀初創立量子力学，解釋了這些現象。量子力學從根本上改變人類對物質結構及其相互作用的理解。除了透过广义相对论描写的引力外，迄今所有基本相互作用均可以在量子力学的框架内描述（量子场论）。
平方反比定律
例子： 引力是具有质量的物体之间的吸引力。牛顿定律指出： ："两个'点质量'之间的引力与其质量的乘积成比例，与它们距离的平方成反比。引力总是吸引的，并在它们的连线上起作用。 如果每个物体中物质的分布是球形对称的，则对象可以视为点质量，而不用近似，如壳层定理所示。否则，如果我们想要计算巨大物体之间的吸引力，我们需要以矢量方式添加所有点位吸引力，而净吸引力可能不为精确的平方反比。但是，如果巨大物体之间的距离与其大小相比要大得多，那么在计算引力时，将质量视为位于物体[质心]的点质量是合理的。 作为引力定律，1645年伊斯梅尔·布利亚尔杜斯（Ismaël Bullialdus）提出了这一万有引力定律。但布利亚尔杜斯不接受开普勒的第二和第三定律，他也不欣赏克里斯蒂安·惠更斯的圆周运动理解（由中央力量拉到一边的直线运动）。 事实上，布利亚尔杜斯认为太阳的力量在近地点吸引，在远地点排斥。罗伯特·胡克和乔瓦尼·阿方索·博雷利在1666年都把引力作为一种有吸引力的力量(胡克于3月21日在伦敦皇家学会的"重力"讲座;博雷利的《行星理论》于1666年晚些时候出版)）。 胡克在1670年格雷舍姆的讲座中说，引力适用于"所有天体"，并增加了引力随着距离而减弱，在没有这种力时，物体以直线移动的原则。到1679年，胡克认为引力具有反向平方性，并在给艾萨克·牛顿的一封信中传达了这一点 "我的假设是，吸引力总是与中心的距离的倒数成平方关系" 。
約翰·惠勒
作為20世紀最重要的物理學成就，量子論和相對論在其基本理念上存在著嚴重的衝突，至今沒有統一起來。作為哥本哈根學派的一員，惠勒對量子力學有深刻的理解，也作出了重要的貢獻。但對於相對論，尤其是廣義相對論，則知之不多。於是，1950年代，惠勒在普林斯頓開了一門討論班課程，廣義相對論。惠勒又有驚人之語曰：要想了解一個新的領域，就去開一門這個領域的課程。後來又說：要想了解一個新的領域，就寫一本關於那個領域的書。這就是他與2位弟子查尔斯·米斯纳和基普·索恩合寫的大部頭著作《引力论》。
廣義相對論入門
在牛顿万有引力定律中，引力来自于物质。更精确地说，引力来自于物质的特定属性：质量。在爱因斯坦的理论以及基于相对论的其他引力理论中，物质的存在导致了时空的弯曲。这里，质量也是一个决定引力的重要属性，但是在相对论中，质量不是引力的唯一来源。相对论将质量和能量联系起来，而能量和动量又联系在一起。
万有理论
量子引力步驟涉及到解決量子力學與廣義相對論之間的分歧。至今為止，尚未出現任何可以廣被接受的量子引力理論，因此也尚未出現任何可以廣被接受的萬有理論。
伽利略·伽利莱
伽利略·伽利莱（， ；），義大利物理學家、數學家、天文學家及哲學家，科學革命中的重要人物。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測，以及支持哥白尼的日心说。伽利略做实验证明，感受到引力的物体并不是呈等速運動，而是呈加速度運動；物體只要不受到外力的作用，就會保持其原來的靜止狀態或勻速運動狀態不變。他又發表惯性原理阐明，未感受到外力作用的物体会保持不變其原來的靜止狀態或勻速運動狀態。伽利略被譽為“現代觀測天文學之父”、“現代物理學之父”、科学方法之父、“科學之父”及“現代科學之父”。
广义相对论的实验验证
1915年廣義相對論最初被發表之時，並沒有得到穩固的實驗證據支持，已知道的是它正確地解釋了水星近日點的反常進動，並且在哲學層面，它令人滿意地結合了艾薩克·牛頓的萬有引力定律和阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論。1919年，光波在引力場中的軌跡被發現似乎會彎曲，正如廣義相對論所預測；但一直要等到1959年，一系列精確度實驗才開始進行，從而準確地檢驗了許多廣義相對論在弱引力場極限中的預測，並大大降低了理論於現實偏差的可能性。1974年起，拉塞爾·赫爾斯、約瑟夫·泰勒等人研究脈沖雙星的物理行為，其所受到的引力比在太陽系之中要大得多。無論是太陽系中的弱引力場極限，或是脈衝星系統中更強的引力場，廣義相對論的預測已有相當優良的實驗證據。
大统一理论
爱因斯坦在提出相对论以后，从20年代开始就致力于寻找一种统一的理论来解释当时已知的所有相互作用，也就是引力和电磁力，爱因斯坦晚年偏离物理界大方向自己研究大统一理论，直到他1955年逝世。在爱因斯坦的年代，强相互作用和弱相互作用的概念尚未形成，因此爱因斯坦的努力似乎过於超前。
微擾理論 (量子力學)
埃爾溫·薛定谔在創立了奠定基石的量子波力學理論後，經過短短一段時間，於  1926年，他又在另一篇論文裏，發表了微擾理論。在這篇論文裏，薛定谔提到約翰·斯特拉特，第三代瑞利男爵先前的研究。瑞利勳爵曾經在弦的諧振動的微擾研究，得到突破性的結果。現今，微擾理論時常又被稱為瑞利-薛定谔微擾理論。
艾萨克·牛顿
《自然哲学的数学原理》（现常简称作《原理》）在埃德蒙·哈雷的鼓励和支持下于1687年7月5日出版。该书中牛顿阐述了其后两百年间都被视作真理的三大运动定律。牛顿使用拉丁单词“gravitas”（沉重）来为现今的引力命名，并定义了万有引力定律。在这本书中，他还基于波义耳定律提出了首个分析测定空气中音速的方法。
M理论
现代物理学中一个最深层问题就是量子引力。现在对引力的理解是来自阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，是经典物理学框架内的表述。然而，非引力的力则是由量子物理学的框架所描述，这是一套完全不同的表述，用於描述基於概率的物理现象。為了使广义相对论与量子力学原则一致，因此需要一套引力的量子理论，但当使用量子理论的平常方式去描述引力时就出现了难题。
穩態理論
物理學家詹姆士·金斯在1920年代提出另一個概念，認為假設宇宙中不斷產生新物質，在符合哈伯定律與廣義相對論的前提下，宇宙仍然可能保持穩定。1948年，物理學家弗雷德·霍伊尔、湯馬士·戈爾德、赫爾曼·邦迪等人，重新審視詹姆士·金斯的想法，正式提出穩態理論，以對抗大爆炸理論。穩態理論認為，雖然宇宙正在擴張中，但是從長遠的時間來看，它仍然是靜止的，仍然符合完美宇宙原則，沒有開始或結束。
查尔斯·W·米斯纳
查尔斯·W·米斯纳（，，），美国物理学家，《引力论》的作者之一。米斯纳的研究方向包括广义相对论和宇宙学。他是量子引力和数值相对论领域研究的先驱者。
化学史
19世纪末，经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦等一大批物理学家共同创立的。通过量子力学的发展，人们对物质的结构以及其相互作用的见解被革命化地改变，同时，许多现象也得以真正地被解释。借助量子力学，以往经典理论无法直接预测的现象，可以被精确地计算出来，并能在之后的实验中得到验证。除通过广义相对论描写的引力外，迄今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写（量子场论）。
約翰·惠勒
惠勒喜欢做一些惊世骇俗或是趣味恶俗的事情。他提议的“黑洞无毛定理”就是一例。惠勒出版的物理專業著作很多，但是翻译成中文的只有在台灣出版的《引力论》。这本1973年的《引力论》是广义相对论的名著，厚達1000多頁，書中卻充滿了智慧和易读的語言，甚至還佈滿邊欄和個人的物理素描和卡通插图。因為太暢銷，這本書再版了好幾次。
万有引力定律
如果人類的科学最终能够发现万有引力是如何产生（製造）的，牛顿的夢想也将隨之实现。
万有引力定律
其标量式方程表示为：formula_1，
廣義相對論
广义相对论是現代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展，最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律與狭义相对论加以推廣。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率），而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量與动量联系在一起。 从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同，尤其是有关时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论，但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过仍然有一些问题至今未能解决。最为基础的即是广义相对论和量子物理的定律应如何统一以形成完备并且自洽的量子引力理论。
亨德里克·洛伦兹
1915年11月，在广义相对论即将大功告成之际，洛伦兹说服了爱因斯坦与埃伦费斯特接受广义共变性。他认为这个原理与以太并没有抵触之处，因为从经验来说，物理性质不同的参考系也能是等价的。洛伦兹在之后几个月里发表了系列文章《论爱因斯坦的引力理论》（""，1916）。他在其中利用变分原理给出了对于广义相对论的另一种表述形式。由于高度复杂，这种主要使用几何方法的表述很少用到。洛伦兹在其中首次尝试不用坐标来表述广义相对论，由于没有使用图利奥·列维-齐维塔1917年在黎曼几何中引入的平行移动方法，这种表述对于现代读者来说也不同寻常。在文章的第一部分（发表于1916年2月26日）中，洛伦兹发展了理论的几何框架；他在里面给出了弯曲时空中长度、面积以及体积的概念，并得到了质点系与度量张量的拉格朗日量。在第一部分结尾部分与第二部分（发表于1916年3月25日）中，洛伦兹基于之前的几何方法构造了电磁场的拉格朗日量。不过洛伦兹在之后的文章中放弃了无坐标方法，使用惯常的几何方法，通过变分原理给出场方程（1916年4月28日发表的第三部分）并试图利用能量-动量给出引力场的表述（1916年10月28日发表的第四部分）。而他也在这篇文章中引入了对于广义相对论发展非常重要的数量曲率的直接几何解释。古斯塔夫·赫格洛茨（）之后也得到了类似的结果。
物理学史
在大统一理论以外，还存在着如何将引力纳入量子理论的问题。二十世纪中叶之前爱因斯坦等人所做的经典统一场论工作试图在经典理论的框架下将电磁场和引力场统一起来，事实证明这些理论都是不成功的。标准模型中没有描述万有引力相互作用，在现有的量子场论手段下引力场的量子化会带来不可重整化；而物质的量子化和时空的几何化两者没有任何相容性，广义相对论中不可避免地有曲率无穷大的微观奇点存在，这些情况都要求有一个量子化的引力理论的建立。根据估计，对于这样一个能够将大统一理论和引力理论统一起来的万有理论，实验验证所需的能量将达到普朗克能量的量级：10百萬电子伏特。
万有理论
在二十世紀，強核力與弱核力的發現打斷了對於統一論的探索。這兩種作用力的性質跟引力、電磁力大不相同。另外還有一個必須超越的障礙，物理學者承認，若要獲得一個可行的萬有理論，則必須從最開始就將量子力學納入考量，而不是從一個決定性統一論的後果找到量子力學，這與愛因斯坦所期望的不同。
大国崛起
1687年，英国科学家牛顿在自己的著作自然哲学的数学原理中，论述了万有引力定律和三大运动定律。牛顿的理论，使人们不但能预测行星的运动轨道、潮汐的涨退，而且可以更有规律性地设计和制造改良客观世界的工具。
自然哲学的数学原理
在“总释”中，牛顿写下了他的一句名言：“我不做假设。”（'Hypotheses non fingo'）,以此反击第一版《原理》所遭致的批评。当时的人们认为牛顿提出的超距作用的万有引力在科学中引入了不可知力。牛顿反对这些批评，并认为实际的观测结果已经证明了万有引力的存在但没有显示这些力的来源。而且他拒绝对这个力的起因提出假设，因为这样的假设“在实验科学中并没有存在的意义”。他认为实验科学应当“从现象推出具体结论并通过归纳法推广到一般情况”。
相对论
相对论（）是关于时空和引力的理论，主要由愛因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大地改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非古典的＝量子的”。在这个意义下，相对论仍然是一种经典的理论。
阿尔伯特·爱因斯坦
阿尔伯特·爱因斯坦（／，），是出生于德国、拥有瑞士和美国国籍的猶太裔理論物理學家，他创立了現代物理學的兩大支柱之一的相对论，也是質能等價公式（）的發現者。他在科學哲學領域頗具影響力。因為“對理論物理的貢獻，特別是發現了光電效應的原理”，他榮獲1921年度的諾貝爾物理學獎（1922年頒發）。這一發現為量子理論的建立踏出了關鍵性的一步。
万有引力定律
任意两个质点由通过连心线方向上的力相互吸引。该吸引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。
暗流體
暗流體提出暗物質和暗能量並不是如以前認為般的分開的物理現象，並且它們也沒有獨立的起源，而是其實它們是有聯繫的，和真的是新擴展的萬有引力定律在大尺度的特定副效應。其他擴展萬有引力的替代理論，如修改的牛頓動力學（MOND），也顯示為特定副效應。我們目前以觀察地球和太阳系為藍本的萬有引力定律，可能不足以解釋萬有引力在大尺度的情況。
引力的熵力假说
根据韦尔兰德的推导，他得出的结果是引力不是一种基本力，而是一种宏观力，来源于熵力，本质上与弹力、压强等相同。同时质量和惯性也是宏观现象。他认为，引力的现象是由于两个质量物体之间的全息表面的熵（平均信息量）的改变导致系统能量改变所引起的。他也通过统计物理与全息原理推导出了牛顿万有引力定律与爱因斯坦理论。根据他的理论，全息原理和量子力学才是基本原理，而爱因斯坦理论则是一种可以推导出来的现象。
经典力学
牛顿在他的巨著《自然哲学的数学原理》裡发表了牛頓萬有引力定律與三条牛顿运动定律：慣性定律，加速度定律和作用与反作用定律。使用運動定律與萬有引力定律，他能够计算出普通物体与天体的运动轨道。特别值得一提的是，他研究出开普勒定律在理论方面的详解。牛頓先前创发的微积分是研究古典力学所必备的数学工具。
埃米·诺特
大衛·希爾伯特和費利克斯·克萊因在1915年邀請諾特到哥廷根大學，以她在不變量理論上的專長協助他們理解廣義相對論。廣義相對論由阿爾伯特·愛因斯坦發明，是一個將時空視為幾何對象的萬有引力理論。希爾伯特發現，由於質能等價，引力能本身也會像質量一樣產生引力，因此能量守恆定律在廣義相對論中並不成立。諾特在解答這個問題的過程中，證明了諾特第一定理，今天成為理論物理學中必不可少的工具。她在1915年證明這條定理，但要等到1918年才發表。她不但解決了廣義相對論裡的守恆定律問題，而且還證明，任何動態系統只要具備某種連續對稱，就必定有一個對應的守恆量。愛因斯坦在得知她的定理之後，向希爾伯特寫道： 舉例來說，若一個物理系統有旋轉對稱，即無論系統面向何方，其性質仍然一樣，則根據諾特定理，這個系統一定遵守角動量守恆定律。物理系統本身並不須要對稱，例如，太空中的一顆小行星儘管形狀不規則，但它的角動量依然是守恆的。此處所指的，是描述該系統的「物理定律」上的對稱。再舉一例，如果無論在甚麼地方、甚麼時間進行實驗，實驗的結果都相同，亦即物理定律具有空間和時間上的平移對稱，那就意味著這個系統的動量和能量守恆。
万有引力定律
其中，
狭义相对论发现史
关于引力方面的相对性理论的创立，是由庞加莱于1905年开始首次尝试。他尝试通过修改牛顿的引力法则，以假定它符合洛仑兹斜边的形式。他注意到存在多种不同的相对性法则的可能性，并讨论了其中的两个。正是庞加莱指出了皮埃尔-西蒙·拉普拉斯关于引力速度可以快于光速速倍的论点，在相对性原理中是不正确的。也就是说，即便引力速度等于光速，根据相对论性的引力理论，天体的轨道依旧是稳定的。闵可夫斯基（1907年）和索末菲（1910年）也论述了和庞加莱类似的模型。但是亚伯拉罕于1912年则指出，这些模型都属于“矢量引力理论”的一种。作为对比，亚伯拉罕（1912年）和古斯塔夫·米（1913年）提出了与之不同的“标量引力理论”，但他们都没有成功：古斯塔夫·米无法形成一个一致的理论；而亚伯拉罕由于没有使用洛仑兹协变的概念（甚至是局部的情况下），因此他的理论和相对性原理是矛盾的。
狭义相对论发现史
庞加莱曾尝试通过四个维度来描述时空的尝试后来并没有进行下去，因而后来是闵可夫斯基于1907年演算出这一概念的结论（其他的贡献着还包括罗伯特·马可伦哥于1906年和理查德·哈格里夫斯于1908年）。这一成果实际上是在19世纪众多数学家，如阿瑟·凯莱、菲利克斯·克莱因以及威廉·金顿·克利福德等，在群论、不变量理论以及投影几何等方面所做出的贡献的基础上获得的。通过使用这些类似的方法，闵可夫斯基成功的将洛仑兹变换转变成一个几何学解释。他完善了许多东西，比如说四维矢量；他通过创造闵可夫斯基图解释了相对论的时空观；他还是使用了诸如世界线、原时以及洛仑兹不变性/协变性等术语的第一人。然而最著名的，还是他通过使用四维矢量的方式来阐述了电磁学。和庞加莱类似，他尝试形成引力的洛仑兹不变性法则，但后来爱因斯坦在引力方面的精致理论超越了他的成果。
万有引力定律
牛頓定律的理論基礎，在現代的學術界已經被愛因斯坦的廣義相對論所取代。但它在大多數應用中仍然被用作重力效應的經典近似。只有在需要極端精確的時候，或者在處理非常強大的引力場的時候，比如那些在極其密集的物體上，或者在非常近的距離（比如水星繞太陽的軌道）時，才需要相對論。
爱德华·威滕
威滕显然是弦理论的代表人物，这是一个用来说明所有自然力的理论。甚至早在1984年，威滕为重力异常做出重要贡献，为第一次弦理论革命铺平了道路。1990年代中期在南加州大学弦理论会议中，威滕推测存在一个统一的理论还没有被发现，称之为M理论。M理论可能是宇宙物理理论最根本的理论。英国物理学家斯蒂芬·霍金在他的著作《大设计》（The Grand Design）中，认为M理论可能是宇宙的终极理论。
万有理论
萬有理論試圖統合大自然的所有基本相互作用：引力、強作用力、弱作用力、電磁力。由於弱相互作用能夠將基本粒子從某一種變換成另一種，萬有理論應該也會對於各種可能粒子給出深奧的瞭解。以下給出通常假定的理論路徑，每一次的統合步驟會導致更上一層樓級。
暗物质
重力理论修正（MOND）是对牛顿的万有引力公式修正，用以解释星系自转问题的替代暗物质理论。该理论由以色列物理学家莫德采·米爾格若姆创建于1983年 。
阿尔伯特·爱因斯坦科学出版物列表
阿尔伯特·爱因斯坦（1879年－1955年）是二十世纪著名理论物理学家，以狭义相对论和广义相对论的建立闻名于世。他在统计力学领域也做出了重要的贡献，特别是他对布朗运动的研究，解决了关于比热容的佯谬，以及建立了涨落与耗散之间的联系。尽管他在对量子力学的诠释上有保留意见，爱因斯坦对量子力学的诞生仍然做出了开创性的贡献，并且他对光子的理论研究也间接导致了量子场论的诞生。
万有理论
經過多年努力，物理學者仍舊無法將引力併入量子框架，更不必說與其他基本力統合。因此，他們轉移工作焦點，試圖統合其它三種力：電磁力、弱力與強力。1967–68年，謝爾登·格拉肖、史蒂文·溫伯格、阿卜杜勒·薩拉姆提出理論共同將前兩種力合併為電弱力。對稱性破缺終止了弱電統一：在低能量狀況，電磁力與弱力變得不一樣，因為傳遞弱力的W及Z玻色子的非零質量分別為與，而傳遞電磁力的光子的質量為零。在高能量，W及Z玻色子可以很容易地被製成，兩種力變得一樣。
金兹堡－朗道方程
金兹堡-朗道方程，或金兹堡-朗道理论，是由维塔利·金兹堡和列夫·朗道在1950年提出的一个描述超导现象的理论。早期的金兹堡-朗道方程只是一个唯象的数学模型，从宏观的角度描述了第一类超导体。1957年，苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫基于金兹堡-朗道理论提出了第二类超导体的概念。1959年，结合BCS理论，从微观角度严格证明了金兹堡-朗道理论是BCS理论的一种极限情况。为了表彰金兹堡和阿布里科索夫对超导理论的贡献，他们与研究超流理论的安东尼·莱格特共同获得了2003年的诺贝尔物理学奖。
引力的熵力假说
2009年，阿姆斯特丹大学的埃里克·韦尔兰德提出了一个全新的理论，认为引力就是一种熵力。或更一般的說，是絕熱反作用力，微觀上劇烈作用的疊加，將導致巨觀相對上較為和緩的變化。这一理论通过杰拉德·特·胡夫特的全息原理将热力学与引力相结合。
万有理论
德謨克利特首先提出原子的概念，將所有觀察到的自然現象歸納為原子的運動。在古希臘時期，哲學家猜測，人們觀察到的自然現象之所以具有顯而易見的多樣性，完全是因為原子與原子之間的碰撞。在原子論之後，17世紀的機械哲學建議，所有作用力可以最終約化為原子與原子之間的接觸力，在那時，原子被想像為微小的固體粒子。
太阳系稳定性问题
自从1687年牛顿提出万有引力定律以来，数学家和天文学家们已经找到了一些关于行星稳定运动的证据，这些探索引领了不少数学的发展，其中几个连续的“证明了”太阳系的稳定性。
廣義相對論的歷史
1912年，愛因斯坦回到瑞士接受母校蘇黎世聯邦理工學院（ETH）的教授職位。回到蘇黎世後，他立即拜訪了他的老同學格羅斯曼·馬塞爾。當時格羅斯曼是數學教授，他向愛因斯坦介紹了黎曼幾何——或更一般地說，他介紹了微分幾何。在意大利數學家圖利奧·列維-齊維塔的推薦下，愛因斯坦開始探索廣義協變性（张量的使用）對他的引力理論是否有用。有一段時間，愛因斯坦認為這種方法存在問題，但他後來又重新开始研究这种方法，到了1915年末，愛因斯坦以今天使用它的形式發表了他的廣義相對論。 該理論將引力解釋為“物質對時空結構的扭曲，以及这种扭曲对其他物質的慣性運動的影響”。
威廉·爱德华·韦伯
韦伯在1870年退休后，晚年又发展了策尔纳的电荷原子概念，他们认为物质是由带电粒子构成的，这些带电粒子处于不同的稳定位置，符合韦伯力定律。利用这一模型，韦伯也解释了引力作用。韦伯和弗朗茨·诺依曼（Franz Neumann）发展的远距离电动力学统治了电动力学理论，一直到麦克斯韦场理论提出后才被取代，但是韦伯的原子结构模型在解释物质的电、磁、热特性方面是成功的。
等效原理
自从爱因斯坦发展出了广义相对论，人们需要一种框架来检验这个理论，并与其它可能的兼容狭义相对论的引力理论作比较。罗伯特·亨利·迪克发展出了这一框架，作为他用以检验广义相对论的方案的一部分。2个新的原理被提出来，即所谓的爱因斯坦等效原理和强等效原理，两者都假定弱等效原理作为出发点。它们的区别只在于，是否适用于引力实验。
狭义相对论发现史
此外，所有这些理论都违反了等效原理，而爱因斯坦则认为不可能形成一个既符合洛仑兹协变，又满足等效原理的引力理论。然而贡纳尔·努德斯特伦（1912年，1913年）却成功的创建了一个完全符合这两个条件的模型，为了得到这一模型，无论是引力引起的质量还是惯性产生的质量，都假定与引力势相关。努德斯特伦引力理论引起了大家的注意，因为爱因斯坦和阿德里安·福克与1914年指出该模型中引力完全可以用时空曲率这一术语来描述。尽管努德斯特伦的理论是没有矛盾的，但是从爱因斯坦的观点看来，这里存在一个根本性的问题：它不符合广义协变性这一重要条件，因为该理论仍然可以选出一个特殊参考系。和上述的“标量理论”不同的是，后来爱因斯坦于1911年至1915年发展出来的“张量理论”（也就是广义相对论），就同时符合了等效原理和广义协变性。至此，发展一个完整的引力“狭义相对论”的想法就被放弃了，因为广义相对论指出，光速的恒定性（以及洛仑兹协变性）仅仅在局部是有效的。最后在这些模型之间的取舍是爱因斯坦作出的，因为他发现广义相对论可以准确的预测水星的进动，而其它理论则给出了错误的结果。此外，爱因斯坦的理论也是唯一能够正确预测太阳附近引力所引起的光线偏折的理论。
廣義相對論
1905年爱因斯坦发表狭义相对论后，他开始着眼於如何将引力纳入狭义相对论框架的思考。以一个处在自由落体状态的观察者的理想实验为出发点，他从1907年开始了长达八年的对引力的相对性理论的探索。在历经多次弯路和错误之后，他於1915年11月在普鲁士科学院上作了发言，其内容正是著名的爱因斯坦引力场方程。这个方程描述了处于时空中的物质是如何影响其周围的时空几何，并成为了爱因斯坦的广义相对论的核心。
相对论
爱因斯坦在1915年左右发表的一系列论文中给出了广义相对论最初的形式。他首先注意到了被称之为（弱）等效原理的实验事实：引力质量与惯性质量是相等的（目前实验证实,在formula_1的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别）。这一事实也可以理解为，当除了引力之外不受其他力时，所有质量足够小（即其本身的质量对引力场的影响可以忽略）的测验物体在同一引力场中以同样的方式运动。既然如此，则不妨认为引力其实并不是一种“力”，而是一种时空效应，即物体的质量（准确的说应当为非零的能动张量）能够产生时空的弯曲，引力源对于测验物体的引力正是这种时空弯曲所造成的一种几何效应。这时，所有的测验物体就在这个弯曲的时空中做惯性运动，其运动轨迹正是该弯曲时空的测地线，它们都遵守测地线方程。正是在这样的思路下，爱因斯坦得到了其广义相对论。
史蒂文·温伯格
1979年，温伯格提出了对量子场论重整化的现代观点，认为所有的量子场论都是有效理论，并且改变了对以往理论(包括他自己在1967年文章中提出的理论)的看法，提出合理的量子场论都应该是可重整的。这个观点开辟了一系列有效理论的发展，包括量子引力，低能QCD和重夸克有效场论，它在目前的研究中仍然有相当的吸引力。
暗物质
量子重力是一個熱門且廣泛的研究領域，有時它被稱作萬有理論。一般來說，它是指企圖統一重力以及量子力學的理論，這兩門物理至今未能被完全整合。迴圈量子重力、超弦理論以及其繼任的M理論皆屬於這類的理論。
物理学史
当前被提议的主流万有理论是超弦理论及M理论；而对圈量子引力的研究可能也会对建立万有理论产生基础性的影响，但这并不是圈量子引力论的主要目标。弦理论的雏形起源于1968年，麻省理工学院的意大利物理学家加布里埃莱·韦内齐亚诺发现用Β函数描述强相互作用粒子的时正满足强相互作用粒子所具有的对偶性。后来人们发现这个函数能够被解释为弦与弦之间的散射振幅，从而这个数学公式就成为了弦理论的起源。犹太裔美国物理学家约翰·施瓦茨是现代弦论的创始人之一，他自1972年起开始研究弦论，并由于和英国物理学家迈克尔·格林合作研究的I型弦理论中的反常相消而引发了所谓第一次超弦革命。在1984年至1986年间發生的第一次超弦革命中，弦论正式开始流行，物理学家认识到弦论能够描述所有的基本粒子以及彼此间的相互作用，从而期望弦论能够成为一种终极理论：欧洲核子研究组织的就是由此提出了“万有理论”一词 。第二次超弦革命是在1994年至1997年间，其影响更为深远。1995年美国数学物理学家爱德华·威滕猜测在强耦合极限下十维的超弦、以及广义相对论与超对称的统一即所谓超引力，能够构成一个猜想的十一维模型的一部分，这种模型在施瓦茨的建议下被叫做M理论。同年十月，加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的约瑟夫·波尔钦斯基发现超弦理论中产生的孤子正是他们於1989年发现的D-膜。
尼古拉·哥白尼
当时的学术界仍是亚里士多德哲学和相呼应的托勒密天文学的天下，哥白尼理论并没有一席之地——除了数学上的简单性能被人接受之外在确定行星的位置时避免使用等分。第谷·布拉赫的体系（“地球是静止的，太阳绕地旋转，而其他行星则绕日旋转”）亦与哥白尼的理论针锋相对。仅仅半个世纪之后，开普勒和伽利略的研究终于带来有力的证据为哥白尼理论辩护，它这样写道“伽里略构想了惯性原理之时，……得以解释运动中的物体不会掉落地球的原因”。直到“艾萨克·牛顿提出了万有引力规律和力学理论。在他1687年的《自然哲学的数学原理》中，集大成地统一了地面力学和天体力学，日心说观点才终于得以普遍接受”。伽利略是因為哥白尼而啟蒙，所以認為哥白尼所論為正，以比薩斜塔實驗、自製望遠鏡觀測星象，發現木星的四大衛星、土星有環，但亦使伽利略被認為是異端而遭受宗教審判。最後真正證實哥白尼和伽利略無誤的科學家，是近百年後的牛頓，已到了工業革命時期。
迴圈量子重力
迴圈量子重力論（，），又譯-{zh-hans:回圈量子引力论; zh-hant:環圈量子重力論;}-，英文別名圈引力（loop gravity）、量子幾何學（）；由阿貝·阿希提卡、李·斯莫林、卡洛·羅威利等人發展出來的量子引力理論，与弦理论同是當今將重力量子化最成功的理論。
物理学史
1687年，英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》一书，这部里程碑式的著作标志着经典力学体系的正式建立。牛顿在人类历史上首次用一组普适性的基础数学原理——牛顿三大运动定律和万有引力定律——来描述宇宙间所有物体的运动。牛顿放弃了物体的运动轨迹是自然本性的观点（例如开普勒认为行星运动轨道本性就是椭圆的），相反，他指出，任何现在可观测到的运动、以及任何未来将发生的运动，都能够通过它们已知的运动状态、物体质量和外加作用力并使用相应原理进行数学推导计算得出。
人择原理
對於人擇理論有了些不一樣的選擇，大多數存在一些樂觀的理論認為万有理论最終會被發現，這個學說聯合了宇宙中所有的力量，通過獲取所有顆粒的特性而獲得。萬物學說包括了M-理論和量子引力的多種理論，雖然所有的這些理論都被認為是演繹性的。另一種就是李·斯莫林的宇宙論的自然選擇模型，這也被認為是多重宇宙，這個理論認為如果這些宇宙和我們的宇宙有相同的性質的時候，那麼這些宇宙就會更豐富。這也能在加德納和他的“利己主義生物宇宙學學說”中見到。
场 (物理)
用來描述兩個有質量的物體的吸引力的經典場論源于牛頓万有引力定律。
万有理论
至今為止，已有幾種大統一理論被提議來統合電磁力與核力。大統一意味著電核力的存在，猜想應會發生於大約10 GeV，遠超過任何地球粒子加速器所能達到的能量。雖然，最簡單的大統一理論已被實驗結果排除，它的整體概念，特別是當與超對稱連結在一起時，仍舊是理論物理學術界的喜好。超對稱大統一理論似乎很有道理，這不僅是因為它們在理論方面的美感，而且因為它們自然地製備出大量暗物質，還因為宇宙暴脹可能與大統一物理有關（雖然宇宙暴漲並不是大統一理論的必然結果）。但是，大統一理論明顯地不是終極答案；當今標準模型與所有提議的大統一理論都是量子場論，需要使用可能隱藏瑕疵的重整化方法來獲得有意義的答案。物理學者通常將這需求視為它們只是有效場論的標誌，它們遺漏了在非常高能量時才會出現的關鍵現象。
万有理论
經過多年的研究，這兩種理論分別在適用範圍內做出的預測幾乎都已被實驗肯定。根据物理学家的研究结果，廣義相對論與量子場論互不相容，即對於某些狀況，两者不可能同时是正確的。由於這兩種理論的適用範圍不同，對於大多數狀況，只需用到其中一種理論。這兩種理論的不相容之處在非常小尺度與高質量範圍才成为显著的问题，例如，在黑洞內部、在宇宙大爆炸之后的极短时间。為了解釋這衝突，透露更深層實在、將引力與其它三種作用力統合在一起的理論框架必須被找出，和諧地将廣義相對論與量子場論整合在一起，原則而言，成為能夠描述所有物理現象的單一理論。近期，在追逐這艱難目標的過程中，量子引力已成為積極研究領域。
重力電磁性
引力磁性在1893年由奧利弗·黑維塞對牛頓力學拓展時發展出來，早於廣義相對論出現之前。廣義相對論建立後，以其為基礎發展出來的引力磁性理論，只與1893年的版本相差幾個變數，基礎框架仍可沿用。
超越标准模型的物理学
在弦论的众多变体中，在1995年弦理论研讨会上首次发表的M理论被布莱恩·葛林以及斯蒂芬·霍金等理论物理学家认为最有可能成为万有理论。尽管对于其的数学表述尚未完成，但特定条件下该理论的解是存在的。麗莎·藍道爾等理论物理学家近期又提出了其他会比M理论更容易验证的弦理论变体，如卡拉比－丘流形以及拓展维度等等。
引力的熵力假说
在此想法出现后，有部分媒体对此进行了报道，也引起了理论物理学界的很高关注，有很多人向韦尔兰德表示祝贺。诺贝尔物理学奖得主杰拉德·特·胡夫特认为这一想法需要继续发展，同时称赞韦尔兰德关注真正的物理概念，而不是像其他弦理论家只讨论抽象的数学。阿姆斯特丹大学数学物理学家、荷兰皇家科学院院长罗贝特·戴克赫拉夫对这一理念表示赞同，认为其“看上去很简单，但非常有说服力”。马萨诸塞州布兰迪斯大学研究广义相对论的物理学家斯坦利·德塞尔也认为这是一个“爆炸性事件”，同时“会挑战牛顿、胡克、爱因斯坦制订的金科玉律”。
维尔纳·海森堡
维尔纳·海森堡（，），德国物理学家，量子力学创始人之一，“哥本哈根学派”代表性人物。1933年，海森堡因為“创立量子力学以及由此导致的氢的同素异形体的发现”而獲得1932年度的诺贝尔物理学奖。他对物理学的主要贡献是给出了量子力学的矩阵形式（矩阵力学），提出了“不确定性原理”（又称“海森堡不确定性原理”）和S矩阵理论等。他的《量子论的物理学原理》是量子力学领域的一部經典著作。
约翰内斯·开普勒
约翰内斯·开普勒（，，），德国天文學家、數學家。开普勒是十七世紀科學革命的關鍵人物。他最為人知的成就為开普勒定律，這是稍後天文學家根據他的著作《新天文学》、《世界的和諧》、《》萃取而成的三條定律。這些傑作對艾薩克·牛頓影響極大，啟發牛頓後來得出牛頓萬有引力定律。
万有引力定律
賓利的悖論是一個關於宇宙整體的悖論，指出當牛頓的引力理論應用於宇宙學時，會出現問題。牛頓導出了他的萬有引力公式後，他在寫給當時的劍橋哲學家（Richard Bentley）的一封信中說，如果所有的恆星都由萬有引力相互吸引的話，那麼一個會被吸引到另一個；恆星之間的距離將逐漸地縮短，最後它們應該會合併成為一個點。牛頓認為，宇宙中的每顆恆星都應該被其它恆星所吸引，它們之間不會維持固定的距離，而是應該全部疊落在一起，變成單一個恆星。牛頓在信中承認了這一點。他宣稱上帝會“不斷的微調”來防止萬有引力應用上預見的結果。
引力
1916年，阿尔伯特·爱因斯坦发表广义相对论，用几何语言描述的引力理论，它代表了现代物理学中引力理论研究的最高層級。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律包含在狭义相对论的框架中。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相联系，其联系方式即是爱因斯坦场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。
F(R)引力
formula_1引力理论是一种修改引力理论，它是爱因斯坦广义相对论的一种推广。 formula_1引力实际上是一系列理论，每个理论都由里奇标量 formula_3 的不同函数 formula_1 定义。最简单的情况是formula_5，这就对应广义相对论。这一引入任意函数的自由度有可能在不添加未知形式的暗能量或暗物质的情况下解释宇宙的加速膨胀和结构形成。某些函数形式可能受到量子引力理论修正的启发。 formula_1引力最早由Hans Adolph Buchdahl于1970年提出（尽管使用的是 formula_7 而非 formula_8 表示任意函数）。继Starobinsky对宇宙暴胀的研究之后，formula_1 引力成为了一个活跃的研究领域。采用不同的函数可以从这个理论中产生广泛的现象；然而，许多函数形式被观测所排除，或者在理论上是病态的。
廣義相對論的歷史
廣義相對論（, GR）是由阿爾伯特·愛因斯坦於1907到1915年間發展的引力理論，並在1915年之後得到其他人的貢獻。根據廣義相對論，有质量物体之間能觀察到的引力來自於它們對時間與空間的扭曲。
引力
历史上的各种理论
多世界诠释
1957年，最初的相對狀態提法由美國量子物理學家休·艾弗雷特发表。后来在1960年代和1970年代，这一理論普及，并由布莱斯·德维特更名为多世界理论退相干方法在解释量子理论方面得到了进一步的探索和发展，因而相当受欢迎。多世界诠释是物理学和哲学众多平行宇宙假说之一。除了多世界詮釋，目前的量子力學詮釋主要還包括：退相干詮釋、坍縮詮釋（又分客觀性坍縮詮釋和傳統的哥本哈根詮釋）、隱變量理論（主要是非局域隱變量理論例如德布羅意-玻姆理論）等等。
光子
爱因斯坦在1905年提出的光量子理论在二十世纪的前二十年中多次由不同的实验方法得到证实，这一点在罗伯特·密立根的诺贝尔演讲中有叙述。然而在康普顿实验证明光子具有和其频率成正比的动量之前，大多数物理学家都不愿意相信电磁辐射也有粒子性的一面（参见维恩、普朗克、密立根的诺贝尔演讲）。考虑到麦克斯韦理论的高度完备性和正确性，这种质疑是可以理解的，基于这种质疑，很多物理学家都从物质结构中寻找这种吸收或辐射量子化能量的未知原因。玻尔和索末菲等人建立了带有量子化轨道的原子模型，从而能够定性地解释原子谱线和物质吸收或发射光的能量量子化问题；这种原子模型和实际的氢原子符合得相当好，但不适用于其他任何原子。只有当康普顿做了光子被自由电子散射的实验后，光本身即是量子的理论才被广泛接受（由于电子没有内在结构，因此不存在光子在其中不同能级间跃迁的可能）。
万有理论
1820年，漢斯·奧斯特發現了電與磁之間的相互關係。之後，有大量相關的實驗與理論研究被進行與完成，貢獻出很多電磁學方面的成果，最終導致詹姆斯·馬克士威於1865年給出電磁理論。在十九世紀與二十世紀早期，物理學者們漸漸地領悟到很多種常見的作用力，例如，彈性力、黏滯力、摩擦力、壓強等等，都是出自於粒子與粒子之間的電作用力。麥可·法拉第也曾經於1849年至1850年之間做實驗試圖整合引力與電作用力、磁作用力，但他並沒有成功找到任何關連。
廣義相對論的歷史
在廣義相對論出現之前，牛頓的萬有引力定律作為對有质量物体間引力的有效描述，已經被接受兩百多年，儘管牛頓不認為它是對引力本質的最終結論。在牛頓的模型下，引力來自於有質量物體之間的某種吸引力。雖然牛頓也困擾於這種力量的未知本性，這一基礎框架在描述運動方面非常成功。在牛頓的表述後的一個世紀之內，仔細的天文觀測就發現了理論和觀察之間無法解釋的差異。
艾萨克·牛顿
同時代的作家威廉·斯蒂克利牧師在他的《艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄》中记录了1726年4月15日他在肯辛顿与牛顿的一次谈话，在该次谈话中，牛顿回忆了“从前，萬有引力的概念进入了他的脑海，由於苹果的下落引起了他的思考，他心中想到，为什么苹果总会垂直地落在地上，为什么不能向侧邊或者向上移動，而是不斷地朝向地球的中心。”相似的说法还出现在伏尔泰的著述《Essay on Epic Poetry》（1727）中：“艾萨克·牛顿爵士在他的花园里散步，首次想到了他的引力体系，接着便看见一颗苹果从树上掉下。”
反重力
广义相对论和牛顿万有引力理论都预言，负质量将会产生相斥的引力场。赫尔曼·邦迪爵士在1957年指出，负引力质量和负惯性质量和广义相对论的等效原理以及牛顿力学的线性动量守恒和能量守恒定律是相容的。邦迪的证明为广义相对论方程得到了一个没有奇点的解。1988年6月，罗伯特·L·佛瓦德在AIAA/ASME/SAE/ASEE的24届共同推进大会上展示了一篇论文，提出了一种负引力质量推进系统。
引力波天文学
阿尔伯特·爱因斯坦於1915年发表广义相对论，隔年他又在理论上预言引力波的存在。然而，在之後一世紀時間，引力波都未能在实验上直接被检测到。間接的觀測最早是1974年普林斯顿大学的拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现的脉冲双星，PSR 1913+16，其軌道的演化遵守引力波理論的預測，兩人因此榮獲1993年諾貝爾物理學獎。隨後，又觀測到很多其它脈衝雙星，它們的軌道的演化都符合引力波理論的預測。
重力位
牛頓萬有引力定律指出： 其中 式中的負號使得formula_4往formula_9方向吸引，因此萬有引力是吸引力。
楊-米爾斯存在性與質量間隙
在物理学中，楊-米爾斯理論是一种基于非阿贝尔群的量子规范理论。20世纪初，物理学家期待量子理论和经典场论两种思想可以融合。在这一方向上，最早出现的理论是英国物理学家保罗·狄拉克1927年创立的量子電動力學，简称，它提供了对电磁现象的量子描述，成为麦克斯韦理论的一个量子版本，能极为精确地解释电磁场和电磁力。自然而然的，物理学家期待后续的理论能将电磁现象与弱力和强力一道统一起来。
千禧年大獎難題
在物理学中，楊-米爾斯理論是一种基于非阿贝尔群的量子规范理论。20世纪初，物理学家期待量子理论和经典场论两种思想可以融合。在这一方向上，最早出现的理论是英国物理学家保罗·狄拉克1927年创立的量子電動力學，简称，它提供了对电磁现象的量子描述，成为麦克斯韦理论的一个量子版本，能极为精确地解释电磁场和电磁力。自然而然的，物理学家期待后续的理论能将电磁现象与弱力和强力一道统一起来。1954年杨振宁和罗伯特·米尔斯提出了楊-米爾斯理論，它是对的进一步推广。在此基础上统一电磁力和强弱相互作用时，物理学家发现这一理论的「无质量性」成为症结所在。经典杨-米尔斯理论的核心是一组非线性偏微分方程，杨-米尔斯存在性与质量间隙难题旨在证明杨-米尔斯方程组有唯一解，并且该解满足「质量间隙」这一特征，其官方表述为：对任意紧致、单的规范群，四维欧几里得空间中的量子杨-米尔斯理论存在一个正的质量间隙。質量間隙問題是量子色動力學理解強相互作用的理論關鍵，關乎理論物理學的數學基礎，其解決將意味著一個數學上完整的量子規範場論的產生。
量子力學入門
量子力学正式开始于马克斯·普朗克里程碑式的于1900年发表的关于黑体辐射的论文，在这篇论文里，第一次出现了量子假设。普朗克的工作让人们认识到，无论是光波动说还是光微粒说都不能单独地合理地说明电磁辐射现象。
统一场论
統一場論是一種只需要用單一場論就可以完美解釋所有種類的基本粒子之間的基本相互作用。在同一原則為前提底下，可以解釋各種不同粒子之間的關係的物理理論。截至目前為止尚沒有成功的統一場論出現，而統一場論也是今日物理學界研究的重點之一。統一場論這個名詞首先由阿爾伯特·愛因斯坦提出，他也曾試圖整合廣義相對論以及電磁學成為一個單一場論。此外，万有理论也試圖解釋所有自然界中的常數成因，和統一場論相當的接近，但它們之間不同的是万有理论並不要求將自然界基礎當作是場。
物理学史
二十世纪二十年代量子力学的诞生使凝聚态物理学具有了坚实的理论基础，其立竿见影的成果是海森堡在1928年建立了铁磁性的量子理论，不过对固体物理学界更有影响力的是同年他的学生、美籍瑞士裔物理学家费利克斯·布洛赫建立的能带理论。虽然布洛赫是海森堡的学生，他建立能带理论的基础却是薛定谔方程。他从薛定谔方程的解得到启发，推导出在周期势场中运动电子的波函数是一个调幅平面波，调幅因子（布洛赫波包）具有和晶格势场相同的周期性，这一定理后来被称作布洛赫定理。布洛赫的能带理论解释了很多以往固体物理学无法解释的现象，如金属电阻率、正霍尔系数等，后来在英国物理学家A.H.威尔逊、法国物理学家莱昂·布里渊等人的完善下，能带理论还进一步解释了金属的导电性、提出了费米面的概念，它对二十世纪三十年代的凝聚态物理学影响非常深远。第二次世界大战后，能带理论在实际应用中发挥了重要作用，贝尔实验室的威廉·肖克利、约翰·巴丁等人於1947年12月23日制造出世界上第一只晶体管。
约翰·柯西·亚当斯
1821年，天文学家阿列西·布瓦尔发布了一系列他对天王星轨道的观测数据表，并基于牛顿运动定律与万有引力定律对天王星的未来位置做出了预测。然而，随后的观测结果与他的预测发生了巨大的偏差，这使布瓦尔认为在天王星周围存在其他天体造成引力摄动。亚当斯还在大学时就了解到了布瓦尔的发现，并对摄动理论深信不疑。他坚信，利用观测到的天王星数据以及牛顿的万有引力定律，终能推导出那颗神秘天体的质量、位置与轨道。1841年7月3日，他指出他打算研究这一问题。
广义相对论中的开普勒问题
这种矛盾引出了建立一个替代牛顿引力理论的新理论的需求，这个新理论需要满足狭义相对论的基本假设，并且在相对论效应可忽略时能够和牛顿的引力理论相容。1907年爱因斯坦确认了建立一个狭义相对论的后继理论的必要性，这个理论能够同时包含狭义相对论的基本假设和万有引力相互作用。在1907年至1915年间，爱因斯坦在等效原理的基础上逐渐发展了他的新理论。根据等效原理，一个均勻引力场对在其内所有物体的作用都是相同的，因此这个引力场将不能被一个处于自由落体状态的观察者观测到。归纳而言，所有局部的引力效应都可以在一个直线加速的非惯性参考系中体现出来，这个原理反过来也成立，即加速参考系等效于一个局部的引力场。这样看来，引力和离心力以及科里奥利力等惯性力这样的“虚拟力”有相类似的效应：惯性力都来源于一个加速的非惯性系，并且和物体的惯性质量成正比，引力亦然（由于惯性质量和引力质量等价）。想要在等效原理的基础上将万有引力和狭义相对论的基本假设统一起来，需要牺牲的是经典力学中习以为常的基本假设：我们所处的时空是一个符合欧几里得几何的平直时空。爱因斯坦使用的是一种更廣義的几何学：黎曼几何，在黎曼几何描述下的时空可以是弯曲的。经过八年的研究，他成功得到了一个能够包含引力理论的更具功能的相对论性理论：广义相对论。广义相对论要求时空是弯曲的，这种时空的弯曲性是引力的体现，也是一种物理上的实在，这和惯性力不过是假想的“虚力”完全不同。广义相对论首先成功解释了水星近日点的进动误差并预言了光线在太阳引力场中的偏折，这个预言在广义相对论发表之后得到了实验证实。
廣義相對論入門
在广义相对论出现之前的200多年间，牛顿万有引力定律被广泛接受，它成功地解释了物质之间的引力作用。在牛顿的定律中，引力来自大质量物质之间的相互吸引。虽然牛顿也不知道这种力的本质，但它在描述运动时却非常成功。
万有引力 (消歧义)
万有引力可以指：
物理学史
虽然认识到了狭义相对论需要推广为广义相对论，并确立了两条基本原理，爱因斯坦仍然为探索这一新理论研究了八年之久（1907年至1915年）。这期间他面临的一个主要问题是缺乏有效的数学工具，直到1913年他在德国数学家马塞尔·格罗斯曼的帮助下发表了一篇突破性的论文：《广义相对论和引力理论纲要》，题目标注了物理部分作者为爱因斯坦，数学部分作者为格罗斯曼。这篇论文中原来单一的牛顿标量引力场被一个具有十个分量的四阶对称黎曼张量引力场替代，从此物理学中的时空不再是平直的，而成为了在全局上具有曲率但在局部平直的黎曼流形。1914年，爱因斯坦发表了《广义相对论正式基础》，其中他得到了广义相对论中描述粒子运动的方程：测地线方程，并籍此推导了引力场中的光线偏折和引力红移的结果（此次得出的光线偏折结果并不正确，而爱因斯坦曾于1907年用等效方法推导出引力红移）。1915年11月，爱因斯坦发表了他最终推导出引力场方程的四篇论文，其中《用广义相对论解释水星近日点运动》证明了广义相对论能够解释自1859年以来困扰天文学家的水星的反常进动现象，而《引力场方程》则正式给出了描述引力场和物质相互作用的爱因斯坦引力场方程。
量子力学
身為量子理論的創始者之一的愛因斯坦很不滿意這種非命定性的論述。他認為量子力學不具有完備性，他提出一系列反駁論述，其中最著名的就是愛因斯坦-波多爾斯基-羅森佯謬。這佯謬建立於定域實在論。假設局區域實在論成立，則量子力學不具有完備性。接近三十年以後，約翰·貝爾發佈論文表示，對於這個佯謬稍加理論延伸，就會導致對於量子力學與定域實在論出現不同的預言，因此可以做實驗檢試量子世界到底與哪種預言一致。為此，完成了很多相關實驗，這些實驗確定量子力學的預言正確無誤，定域實在論無法描述量子世界。
零點能量
1916年，瓦爾特·能斯特提議，虛無一物的空間其實瀰漫著零點電磁輻射。1925年，維爾納·海森堡在著名論文《運動與機械關係的量子理論重新詮釋》裏，用海森堡不確定性原理證實量子力學不能沒有零點能量。
楊振寧理論物理研究所
楊振寧理論物理研究所產生許多著名且重要的物理學家和重大的發現（發明），包括在1976年發現超引力的彼德·馮·努伊淮曾（）、、。
轨道 (力学)
当前人们对轨道运动原理的认识基于爱因斯坦的广义相对论，认为引力是由时空弯曲造成的，而轨道则是时空场的几何测地线。为了简化计算，通常用基于开普勒定律的万有引力理论来作为相对论的近似。
大统一理论
大統一理论（Grand Unified Theory，缩写GUT）是一種物理理论。物理學者希望能藉由单獨一種物理理论来合理解释电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用导致的物理现象。大统一理论算是物理界迈向万有理论的踏脚石。請注意，大统一理论并不包括引力，试图也将引力统一的理论称為万有理论。
物理学史
爱因斯坦於1907年发表了论文《关于相对性原理和由此得出的结论》，这篇论文标志着他对建立一个基于狭义相对论基础的引力理论的漫长探索的开始。愛因斯坦試圖將牛頓萬有引力定律加以修改得能夠與狹義相對論互相融合．初步結果顯示這方向可行，然而，愛因斯坦並不滿意，因其中涉及到一些尚未建立的假說。有一天，他坐在他喜好的椅子上思考問題時，忽然靈機一動，「假若一個人自由地墜落，他必不會感覺到自己的重量。」他後來描述這是他一生最快樂的思維，其賦予他深刻的印象，激勵他繼續發展出合理的引力理論。爱因斯坦在这篇论文中将弱等效原理扩展为爱因斯坦等效原理：“在足够小的时空区域中物理定律約化成狭义相对论中的形式；而且沒有任何局域实验能夠探测到周围引力场的存在。”既然非惯性系等价于引力场，爱因斯坦从而将狭义相对论中的相对性原理也做了推广：在狭义相对论中所有的惯性系都是平权的，物理定律形式不变；但在新的理论中，所有的参考系都是平权的，物理定律形式不会因惯性系或非惯性系而改变，这一推广的相对性原理被称作广义相对性原理。
阿尔伯特·爱因斯坦
經過多年思考引力的內秉性質，愛因斯坦領悟到引力可以定義為時空的彎曲，對於引力的詳細描述必須用到幾何，更甚言之，幾何是發現引力定律的重要工具，因此，他找到大學同學马塞尔·格罗斯曼來幫助他解決數學方面的問題。格罗斯曼建議他使用黎曼幾何，因為黎曼張量與從其衍伸的里奇張量都具有廣義協變性。1913年他與格罗斯曼共同发表了论文《广义相对论和引力理论纲要》。在這篇論文裏，他們給出的場方程式很像後來的愛因斯坦場方程式，但具有非常有限的協變性，這場方程式後來被稱為「草稿場方程式」。1915年11月，爱因斯坦一連串发表了四篇關於廣義相對論的论文。第三篇論文《用广义相对论解释水星近日点运动》詳細分析水星的反常进动现象，所得到的理論數值與實驗數據完全符合，並且還修改先前對於光子路徑在引力場中發生的偏折所做的估算，這修正後來也成功通過實驗檢試。第四篇論文《引力场方程》終於給出具有廣義協變性的場方程式，後來稱為爱因斯坦场方程，這方程式能夠描述引力场和物质彼此之間的相互作用；如同約翰·惠勒所說，物質告訴時空怎樣彎曲，空間告訴物質怎樣移動。在弱引力場的狀況下，愛因斯坦場方程式必須與牛頓萬有引力定律相互嚙合，而在零引力場的狀況下，愛因斯坦場方程式又必須與狹義相對論相互嚙合。這兩個條件幾乎決定了愛因斯坦場方程式的形式，也是愛因斯坦給出愛因斯坦場方程式的關鍵概念。
万有理论
1814年，皮耶爾-西蒙·拉普拉斯將這些成果加以發揮闡揚，他提出一個著名的建議，假若一位足夠聰明的智者知道所有粒子在某個時間的位置與速度，則他可以應用自然定律計算出任意粒子在任意時間的位置： 拉普拉斯這樣將經典力學設想為一種萬有理論；但在量子力學裏，不確定性原理表明，對粒子的位置與動量同時做測量，假若得到的位置越準確，則得到的動量越不準確；反之亦然。這意味著測量結果的不確定性是無法避免的。因此，拉普拉斯的巧思必需被嚴格修改，萬有理論必需能夠和諧地包含廣義相對論與量子力學。
万有理论
阿爾伯特·愛因斯坦於1915年發佈廣義相對論，這事件促使對於探索結合引力與電磁力的統一場論又重新感到興趣。在那時期，強力與弱力尚未被發現。愛因斯坦覺得引力與電磁力極具魅力。因此，他開始了三十年探索統一場論的旅程，希望能夠證明這兩種作用力是單獨一種理論的顯像。在他人生的最後幾十年，這種唐吉訶德式的探索使得愛因斯坦跟主流物理脫節。可以理解地是，主流物理對於新近出現的量子力學框架更為興奮。在1940年代早期愛因斯坦寫給朋友的一封信裏，愛因斯坦發牢騷，「我已變成一位孤寂的老傢伙，人們只知道我不穿襪子，在特別場合像珍奇寶貝一般的展現。」赫爾曼·外爾、亞瑟·愛丁頓、西奧多·卡魯扎、奧斯卡·克萊因、愛因斯坦是比較常發表關於統一場論的論文的幾位著名物理學者。愛因斯坦後期生涯竭力探索一種統合的理論，但最終未能成功。半個世紀以後，愛因斯坦夢寐以求的統一論已成為現代物理學的終極標靶。