主题:物理学/优良条目存档

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2006年11月7日量子力学是物理学中的一个理论，它描写微观物质如原子和亚原子粒子的性质。它与相对论理论是现代物理学的两大基本支柱，许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科基于量子力学。作为物理理论量子力学的奠基人是沃纳·海森堡和薛定谔，马克斯·玻恩、沃尔夫冈·泡利、尼尔斯·玻尔、保罗·狄拉克和约翰·冯·诺伊曼对其理论成形也提供了重要的贡献。量子力学的主要概念是在1920年代形成的，当时经典力学和电磁学在描述微观系统时的错误以及此前的微观理论的不足越来越明显了。	2006年12月5日理想气体状态方程（也称理想气体定律、克拉佩龙方程）是描述理想氣體在处于平衡态时，壓力、體積、物质的量、溫度間關係的状态方程。它建立在波义耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律上。其方程式为 ${pV}={nRT}$ 。这个方程式有4个变量：p是指理想气体的压力，V为理想气体的体积，n表示气体物质的量，而T则表示理想气体的温度；还有一个常量：R为理想气体常数。可以看出，此方程的变量很多。因此此方程以其变量多、适用范围广而著称。
2006年12月30日金屬-氧化層-半導體-場效電晶體，簡稱金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）是一種可以廣泛使用在類比電路與數位電路的場效電晶體。MOSFET依照其「通道」的極性不同，可分為n-type與p-type的MOSFET，通常又稱為NMOSFET與PMOSFET，其他簡稱尚包括NMOS FET、PMOS FET、nMOSFET、pMOSFET等。從目前的角度來看MOSFET的命名，事實上會讓人得到錯誤的印象。因為MOSFET裡代表「metal」的第一個字母M在當下大部分同類的元件裡是不存在的。早期MOSFET的閘極使用金屬作為其材料，但隨著半導體技術的進步，現代的MOSFET閘極早已用多晶矽取代了金屬。	2007年6月18日核动力是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力，热量和电能。因为核辐射问题和现在人类还只能控制核裂变，所以核能暂时未能得到大规模的利用。利用核反应来获取能量的原理是：当裂变材料(例如铀-235)在受人为控制的条件下发生核裂变时，核能就会以热的形式被释放出来，这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力，也可以连接发电机来产生电能。世界各国军队中的大部分潜艇及航空母舰都以核能为动力，同时，核能每年提供人类获得的所有能量中的7%，或人类获得的所有电能中的15.7%。
2007年10月29日湿度一般在气象学中指的是空气湿度，它是空气中水蒸气的含量。空气中液态或固态的水不算在湿度中。不含水蒸气的空气被称为乾空氣。由于大气中的水蒸气可以占空气体积的0%到4%，一般在列出空气中各种气体的成分的时候是指这些成分在乾空气中所佔的成分。空气的温度越高，它容纳水蒸气的能力就越高。虽然水蒸气可以与空气中的部分成分（比如悬浮的灰尘中的盐）进行化学反应，或者被多孔的粒子吸收，但这些过程或反应所占的比例非常小，相反的大多数水蒸气可以溶解在空气中。乾空气一般可以看作一种理想气体，但随着其中水汽成分的增高它的理想性越来越低。这时只有使用范德华方程才能描写它的性能。	2007年10月31日艾萨克·牛顿爵士（Sir Isaac Newton，1643年1月4日-1727年3月31日）是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。在2005年，皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查中，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。
2008年2月28日路易斯·斯洛廷（1910年12月1日-1946年5月30日）是一名參與曼哈頓計劃的加拿大物理學家及化學家。他生於加拿大緬尼托巴省温尼伯市北區，在马尼托巴大学取得理學學士及理學碩士學位之後，就轉到倫敦國王學院學習，並於1936年在該校取得物理化學博士學位。之後，他以研究員的身份加入芝加哥大學，並協助設計一套回旋加速器。於1942年，他獲邀參加曼哈頓計劃，斯洛廷負責使用了鈾及鈈核心來進行測定它們臨界質量數值的實驗。在第二次世界大戰後，斯洛廷繼續在洛斯阿拉莫斯國家實驗室從事研究工作。於1946年 5月21日，斯洛廷意外地啟動了一次裂變反應，當中釋放出一股硬性輻射。斯洛廷被緊急送院，並於九天後的5月30日逝世。	2008年5月17日拉普拉斯-龙格-楞次矢量，在經典力學裏，主要是用來描述當一個物體環繞著另外一個物體運動時，軌道的形狀與取向。典型的一個例子是行星的環繞著太陽公轉。在一個物理系統裏，假若兩個物體以萬有引力互相作用，則LRL向量必定是一個運動常數；不管在軌道的任何那一點計算，值都是一樣的；也就是說，LRL向量是一個保守值。更廣義地，在克卜勒問題裏，兩個物體以連心力互相作用，連心力的量值遵守反平方定律，則 LRL 向量是一個保守值。拉普拉斯-龍格-冷次向量是因拉普拉斯，龍格，與冷次而命名。有趣的是，该向量並不是這三位先生發現的，這向量曾經被重複地發現過好幾次。它全等於天體力學中無因次的離心率向量。
2008年6月30日雙縫實驗：在雙縫實驗裏，照射單色光在一座有兩條狹縫的不透明擋牆。在擋牆的後面，設立了一個照相底片或某種偵測屏障，用來紀錄通過狹縫的光波的數據。從這些數據，可以了解光波的物理特性。以波動觀來解釋光波的干涉，光波的波前同時地從兩個狹縫凸漲出來，以同心圓圖樣擴散出去。當波前傳播至偵測屏障的某一點時，兩個光波的疊加，決定了光波會在那一點被觀測到的強度。在偵測屏障上觀察到的明亮的條紋，是由光波的建設性干涉造成的，當一個波峰遇到另外一個波峰，建設性干涉會產生。黑暗的條紋是由光波的摧毀性干涉造成的，當一個波峰遇到另外一個波谷，摧毀性干涉會產生。	2008年7月5日史蒂芬·霍金（1942年1月8日- ），英國著名物理學家，在公众评价中，被譽為是繼愛因斯坦之後最杰出的理論物理學家之一。他提出宇宙大爆炸自奇點開始，時間由此刻開始，黑洞最終會蒸發，在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论方面走出了重要一步。患有肌肉萎縮症的他，近乎全身癱瘓，不能發音，但1988年仍出版《时间简史》，該書被譯成40餘種文字，至今已出售逾1000萬冊，成為全球最暢銷的科普著作之一；2001年10月又一部作品《果壳中的宇宙》出版發行，該書是《時間簡史》的姐妹篇，以相對簡化的手法及大量圖解，訴說宇宙起源。
2008年7月22日广义相对论中的开普勒问题，是指在广义相对论的框架下求解存在引力相互作用的两体动力学问题。在典型情况下，其中一个物体的质量m和另一个物体的质量M相比可忽略，这种近似对应着实际情形中地球绕太阳公转，以及一个光子在一颗恒星的引力场中的运动等问题。在这些情形下，可以认为大质量M的位置在空间中是固定的，并且只有大质量的引力场对周围时空曲率变化有贡献。这时的时空曲率可由爱因斯坦场方程的史瓦西解来描述；而小质量m的运动可由史瓦西解的测地线方程来描述。从测地线方程可以推出广义相对论的关键性实验证据，例如著名的水星近日点的进动，以及光线在太阳引力场中的偏折。	2008年12月29日引力探测器B是美国国家航空航天局在2004年 4月20日发射的一颗科学探测卫星。这个任务的计划是测量地球周围的时空曲率，以及相关的能量-动量张量（描述物质的分布及运动的张量），从而对爱因斯坦的广义相对论的正确性和精确性进行检验。卫星的飞行持续到2005年，其后任务进入到了数据分析阶段（2008年 5月），并有可能一直持续分析到2010年。引力探测器B的研发历史可追溯到二十世纪六十年代，至2004年正式升空长达四十多年，其耗资达七亿五千万美元。这是美国国家航空航天局历史上研发时间最长的计划，之所以如此拖延的原因不仅仅在于技术上的难题，其中也牵扯进了很多关于科学上与政治上的争论。
2009年1月21日海森堡不确定性原理：在一个量子力学系统中，一个粒子的位置和它的动量不可被同时确定。位置的不确定性和动量的不确定性是不可避免的，类似的不确定性也存在于能量和时间，角动量和角度等許多物理量之间。不确定性也是一种波的特性。在经典物理中波也有不确定性。比如波的频率和波到达的时间之间就有不确定性。要测量频率，就要等几个波峰的到达，但这样一来波到达的时间就没法被精确地测量了。1927 年，德国物理学家海森堡首先提出了量子力学中的不确定性。海森堡主要的目標是在建立一種事實：不確定性是宇宙的一種特性；我們絕對無法測量一個粒子的位置和動量比量子力學所允許的更精確。	2009年2月13日法拉第電磁感應定律是電磁學中的一條基本定律，跟變壓器、電感元件及多種發電機的運作有密切關係。定律指出任何閉合电路中感应电动势的大小，等於穿过这一电路磁通量的变化率。此定律於1831年由迈克尔·法拉第發現，同時的約瑟·亨利也在獨立研究中發現了這一定律。傳統上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至於感應電動勢時，改變的是自身的電場，例如改變生成場的電流。而至於運動電動勢時，改變的是磁場中的整個或部份電路的運動，例如像在同極發電機中那樣。法拉第定律最初是一條基於觀察的實驗定律。後來被正式化，其偏導數的限制版本，跟其他的電磁學定律一塊被列麥克斯韋方程組的現代亥維賽版本。
2009年8月27日能量均分定理在经典統計力學中是一種聯繫系統溫度及其平均能量的基本公式。能量均分的初始概念是熱平衡時能量被等量分到各種形式的运动中；例如，一个分子在平移運動时的平均動能應等於其做旋轉運動时的平均動能。能量均分定理能够作出定量預測。类似于均功定理，对于一个给定温度的系统，利用均分定理，可以計算出系統的總平均動能及勢能，從而得出系统的熱容。儘管均分定理在一定条件下能够对物理现象提供非常準確的預測，但是當量子效應變得显著時，基于这一定理的预测就变得不准确。均分定理在預測電磁波的失敗导致愛因斯坦提出了光本身被量子化而成為光子，而這一革命性的理論對刺激量子力學及量子場論的發展起到了重要作用。	2009年9月24日电磁波是由同相振盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平面，有效的傳遞能量和動量。電磁波首先由詹姆斯·馬克士威於1865年預測出來，而後於1887年至1888年間在实验中证实存在。電磁輻射可以按照頻率分類，從低頻率到高頻率，包括有無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外光、X-射線和伽馬射線等等。人眼可接收到的電磁輻射，波長大約在400至780奈米之間，稱為可見光。只要是本身溫度大於絕對零度的物體，都可以發射電磁輻射。雖然大部分頻域的電磁波不能被人看見，但就像人们生活在空气中，卻看不见空气一样，人们也看不见可見光以外的电磁波。電磁波不需要依靠介質傳播，各種電磁波在真空中速率固定，速度为光速。
2010年10月2日在經典力學裏，牛頓旋轉軌道定理（Newton's theorem of revolving orbits）辨明哪種連心力能夠改變移動粒子的角速度，同時不影響其徑向運動（圖1和圖2）。艾薩克·牛頓應用這理論於分析軌道的整體旋轉運動（稱為拱點進動，圖3）。月球和其他行星的軌道都會展現出這種很容易觀測到的旋轉運動。連心力的方向永遠指向一個固定點；稱此點為「力中心點」。「徑向運動」表示朝向或背向力中心點的運動，「角運動」表示垂直於徑向方向的運動。牛頓於1687年發表《自然哲學的數學原理》，第一冊命題43至45裏，推導出這定理。在命題43裏，他表明只有連心力才能達成此目標，這是因為感受連心力作用的粒子，其運動遵守角動量守恆定律。在命題44裏，他推導出這連心力的特徵方程式，證明這連心力是立方反比作用力，與粒子位置離力中心點的徑向距離 $r\,\!$ 的三次方成反比。在命題45裏，牛頓假定粒子移動於近圓形軌道，將這定理延伸至任意連心力狀況，並提出牛頓拱點進動定理。天文物理學家蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡在他的1995年關於《自然哲學的數學原理》的評論中指出，雖然已經過了三個世紀，但這理論仍然鮮為人知，有待發展。自1997年以來，唐納德·淩澄-貝爾（Donald Lynden-Bell）與合作者曾經研究過這理論。2000年，費紹·瑪侯嵋（Fazal Mahomed）與F·娃達（F. Vawda）共同貢獻出這理論的延伸的精確解。	2011年2月21日鈦是一種化學元素，化學符號Ti，原子序數22，是一種銀白色的過渡金屬，其特徵為重量輕、強度高、具金屬光澤，亦有良好的抗腐蝕能力。由于其稳定的化学性质，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱，以及高强度、低密度，被美誉为“太空金属”。鈦於1791年由格雷戈爾於英國康沃爾郡發現，並由克拉普羅特用希臘神話的泰坦為其命名。钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰度在所有元素中居第十位。鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石，廣佈於地殼及岩石圈之中。從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法或亨特法。鈦最常見的化合物，二氧化鈦可用於製造白色顏料。
2010年6月28日小儿经是运用阿拉伯字母书写汉语的一种非正规的书写文字。主要是被中国境内信奉伊斯兰教的回族、东乡族与撒拉族，为了教导启蒙儿童学习《古兰经》而所运用的。小儿经是用來拼寫漢語的拼音文字中歷史比較悠久的一套。小儿经文字与其他阿拉伯字母文字系统一样，从右向左读写。与维吾尔语文字的写作方式相同的是在运用阿拉伯字母时，要求标出所有的元音。小兒經在为漢字標音时采取《古兰经》中赘余地标示短元音的方式來為漢字標出準確的讀音，而不是像维吾尔语仅用長元音來代替短元音。小儿经文字却并不标出声调。这并没有导致日常使用中出现较大的混淆。	2011年6月30日馬克士威方程組是英国物理学家詹姆斯·馬克士威在19世纪建立的一組描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間關係的偏微分方程。它由四個方程式組成：描述电荷如何产生电场的高斯定律、论述磁单极子不存在的高斯磁定律、描述电流和时变电场怎样产生磁场的馬克士威-安培定律、描述时变磁场如何产生电场的法拉第电磁感应定律。從馬克士威方程組，可以推論出光波是電磁波。馬克士威方程組和勞侖茲力方程式是經典電磁學的基礎方程式。從這些基礎方程式的相關理論，發展出現代的電力科技與電子科技。現在所使用的数学形式是奧利弗·黑維塞和約西亞·吉布斯於1884年以向量分析的形式重新表达的。
2010年7月25日台北市為中華民國的直轄市，也是中華民國中央政府所在地，具有首都地位。其位於台灣本島北部的台北盆地，四周均與台北縣接壤；是台灣人口最多的城市，也是大台北都會區的核心區域，亦是台灣政治、文化、商業、娛樂與傳播等的中心。台北市是台灣近代歷史的發展舞台，集許多台灣文化與人文地景之大成。除了舉辦第21屆夏季聽障奧林匹克運動會外，2010年的國際花卉博覽會與2011年的世界設計大會也即將在台北市揭幕。臺北市是臺灣對世界的經貿窗口，在臺灣經濟體系中扮演金融、媒體、電信營運中心的關鍵性的角色。產業方面，隨著經濟快速發展、隨著高所得而來的高消費能力及產業結構變遷，統稱為服務業的第三級產業佔臺北市整體產業比重近達九成。	2011年8月17日电子的相对论质量与速度的函数关系。低速时， $m_{rel}$ 与 $m_{0}$ 近似相等，但是 $v_{e}\to c$ 时 $m_{rel}$ 趋向于无穷大。相对论量子化学是指同時使用量子化学和相对论力学方法来解释元素的性质与结构，特别是對於元素周期表中的重元素。早期量子力学的发展并不考虑相对论的影响，因此人們通常认为“相对论效应”是指由于计算没有考虑相对论而与真实值產生差异或甚至矛盾。由於質量較大的緣故，相对论对它们的影响是不可忽略的。在化学中，相对论效应可以视为非相对论理论的微扰或微小修正，这可以从薛定谔方程推导获得。这些修正对原子中不同原子轨道上的电子具有不同的影响，这取决于这些电子的速度与光速的相对差别。相对论效应在重元素更加显著，这是由于只有这些元素中的电子速度能与光速相比拟。
2011年8月21日夸克是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由於一種叫“夸克禁閉”的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裏面找到夸克。就是因為這個原因，我們對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。夸克的種類被稱為“味”，它們是上、下、魅、奇、底及頂。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、魅、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生）。	2011年9月2日在物理学和化学中，阿伏伽德罗常数的定義是一个比值，是一個樣本中所含的基本單元數（一般為原子或分子）N，與它所含的物質量n（單位為摩爾）間的比值，公式為N_A = N/n。因此，它是聯繫一種粒子的摩爾質量（即一摩爾時的質量），及其質量間的比例常數。阿伏伽德罗常數用於代表一摩爾物質所含的基本單元（如分子或原子）之數量，而它的数值为： $N_{A}=(6.022\,140\,857\pm 0.000\,000\,074)\,\times \,10^{23}{\mbox{ mol}}^{-1}$ ，在一般计算时，常取6.02×10²³或6.022×10²³為近似值。較早的定義中所訂的另一個數值為阿伏伽德罗数，歷史上這個詞與阿伏伽德罗常數有着密切的關係。當國際單位制（SI）修訂了基本單位後，所有化學數量的概念都必需被重定義。阿伏伽德罗數的新定義由让·佩兰所下，定為一克分子氢所含的分子數。跟它一樣的是，12克同位素碳-12所含的原子數量。因此，阿伏伽德罗數是一個無量綱的數量，與用基本單位表示的阿伏伽德罗常數數值一致。科学家还在不断精确化阿伏伽德罗常数，最新的研究论文发现其数值为6.022140857(74)×10²³，括号中的数字表示最后两位估值数字的不确定性。
2011年9月3日弱相互作用（又稱弱力或弱核力）是自然的四種基本力中的一種，其餘三種為強核力、电磁力及万有引力。次原子粒子的放射性衰變就是由它引起的，恆星中一種叫氫聚變的過程也是由它啟動的。弱相互作用會影響所有費米子，即所有自旋為半奇數的粒子。在粒子物理學的標準模型中，弱相互作用的理論指出，它是由W及Z玻色子的交換（即發射及吸收）所引起的，由於弱力是由玻色子的發射（或吸收）所造成的，所以它是一種非接觸力。這種發射中最有名的是β衰變，它是放射性的一種表現。重的粒子性質不穩定，由於Z及W玻色子比質子或中子重得多，所以弱相互作用的作用距離非常短。這種相互作用叫做“弱”，是因為它的一般強度，比電磁及強核力弱好幾個數量級。大部份粒子在一段時間後，都會通過弱相互作用衰變。弱相互作用有一種獨一無二的特性——那就是夸克味變——其他相互作用做不到這一點。另外，它還會破壞宇稱對稱及CP對稱。夸克的味變使得夸克能夠在六種“味”之間互換。弱力最早的描述是在1930年代，是四費米子接觸相互作用的費米理論：接觸指的是沒有作用距離（即完全靠物理接觸）。但是現在最好是用有作用距離的場來描述它，儘管那個距離很短。在1968年，電磁與弱相互作用統一了，它們是同一種力的兩個方面，現在叫電弱相互作用。弱相互作用在粒子的β衰變中最為明顯，在由氫生產重氫和氦的過程中（恆星熱核反應的能量來源）也很明顯。放射性碳定年法用的就是這樣的衰變，此時碳-14通过弱相互作用衰變成氮-14。它也可以造出輻射冷光，常見於超重氫照明；也造就了β伏這一應用領域（把β射線的電子當電流用）。	2011年9月25日榭赫倫實驗是十八世紀中，一次測量地球平均密度的實驗。是次實驗的資金由皇家學會提供，而主實驗是在1774年夏季，於蘇格蘭珀斯郡（今珀斯-金羅斯）的榭赫倫山附近進行。這項實驗的主要用具是擺，藉由附近的山會對擺產生重力吸引的現象，於是當擺運動時，靠近山的一邊會有微小的偏角，也正為實驗所求。實驗中擺角偏移的大小，取決於地球與山的相對密度和體積；因此，若可以確定榭赫倫山的密度，那麼，其結果便能確定地球的密度。由於當時已經確定太陽系中各天體（行星、它們的衛星和太陽）的密度相對比值，所以只要知道地球的密度，科學家們就能估計出太陽系內各天體的密度近似值。於是，這項實驗產生了第一組天體密度數值。
2011年11月22日哈勃空间望远镜是以天文學家愛德溫·哈柏為名，在軌道上環繞著地球的望遠鏡。它的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處-影像不會受到大氣湍流的擾動，視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。於1990年發射之後，已經成為天文史上最重要的儀器。它已經填補了地面觀測的缺口，幫助天文學家解決了許多根本上的問題，對天文物理有更多的認識。哈柏的哈柏超深空視場是天文學家曾獲得的最深入的光學影像。在1993年的維修任務之後，望遠鏡恢復了計畫中的品質，並且成為天文學研究和推展公共關係最重要的工具。哈勃空间望远镜由NASA和ESO合作共同管理。	2011年11月23日紅移在物理學和天文學领域，指物体的電磁輻射由于某种原因波长增加的现象，在可見光波段，表现为光谱的谱线朝紅端移動了一段距离，即波长变长、頻率降低。相反的，波長变短、频率升高的现象则被稱為藍移。紅移最初是在人们熟悉的可见光波段发现的，随着对电磁波谱各个波段的了解逐步深入，任何电磁辐射的波長增加都可以称为紅移。对于波长较短的γ射線、X-射線和紫外線等波段，波长变长确实是波谱向红光移动，“红移”的命名并无问题；而对于波长较长的紅外線、微波和無線電波等波段，尽管波长增加實際上是遠離红光波段，这种现象还是被称为“红移”。紅移機制被用於解释在遙遠的星系、類星體，星系間的氣體雲的光谱中觀察到的红移想象。紅移增加的比例與距離成正比。
2012年4月10日衍射，是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。在古典物理学中，波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后會发生不同程度的弯散传播。假設將一个障碍物置放在光源和观察屏之间，則會有光亮区域與陰暗区域出現於观察屏，而且這些区域的边界並不銳利，是一种明暗相间的复杂图样。這现象称为衍射，當波在其传播路径上遇到障碍物时，都有可能發生这种现象。除此之外，当光波穿过折射率不均匀的介质时，或当声波穿过声阻抗不均匀的介质时，也会发生类似的效应。在一定条件下，不仅水波、光波能够产生肉眼可见的衍射现象，其他类型的电磁波（例如X射线和无线电波等）也能够发生衍射。由於原子尺度的實際物體具有類似波的性質，它們也會表现出衍射现象，可以通过量子力学进行研究其性质。在適當情况下，任何波都具有衍射的固有性质。然而，不同情况中波发生衍射的程度有所不同。如果障碍物具有多个密集分布的孔隙，就会造成较为复杂的衍射强度分布图样。这是因為波的不同部分以不同的路径传播到观察者的位置，发生波叠加而形成的現象。衍射的形式論还可以用來描述有限波（量度為有限尺寸的波）在自由空间的传播情况。例如，激光束的發散性質、雷达天线的波束形状以及超声波传感器的视野范围都可以利用衍射方程来加以分析。	2012年4月27日双极性晶体管，俗称“三极管”，是一种具有三个终端的电子器件。双极性晶体管是电子学历史上具有革命意义的一项发明，其发明者威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布喇顿被授予了1956年的诺贝尔物理学奖。这种晶体管的工作，同时涉及电子和空穴两种载流子的流动。双极性晶体管由三部分掺杂程度不同的半导体制成，晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。双极性晶体管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力，因此常被用来构成放大器电路，或驱动扬声器、电动机等设备，并被广泛地应用于航空航天工程、医疗器械和机器人等应用产品中。
2012年9月28日希格斯玻色子是标准模型里的一種基本粒子，是一種玻色子，自旋為零，宇稱為正值，不帶電荷、色荷，極不穩定，生成後會立刻衰變。希格斯玻色子是希格斯場的量子激發。根據希格斯机制，基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在，則希格斯場應該也存在，而希格斯機制也可被確認為基本無誤。物理學者用了四十多年時間尋找希格斯玻色子的蹤跡。大型強子對撞機（LHC）是全世界至今為止最昂貴、最複雜的實驗設施之一，其建成的一個主要任務就是尋找與觀察希格斯玻色子與其它種粒子。2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布，LHC的緊湊緲子線圈（CMS）探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子（超過背景期望值4.9个标准差），超環面儀器（ATLAS）测量到质量为126.5GeV的新玻色子（5个标准差），这两種粒子极像希格斯玻色子。2013年3月14日，欧洲核子研究中心發表新聞稿正式宣布，先前探測到的新粒子暫時被確認是希格斯玻色子，具有零自旋與偶宇稱，這是希格斯玻色子應該具有的兩種基本性質，但有一部分實驗結果不盡符合理論預測，更多數據仍在等待處理與分析。希格斯玻色子是因物理學者彼得·希格斯而命名。他是於1964年提出希格斯機制的六位物理學者中的一位。2013年10月8日，因為“次原子粒子質量的生成機制理論，促進了人類對這方面的理解，並且最近由欧洲核子研究中心屬下大型強子對撞機的超環面儀器及緊湊緲子線圈探測器發現的基本粒子證實”，弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯榮獲2013年诺贝尔物理学奖。

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牛顿运动定律描述物體與力之間的關係，被譽為是经典力学的基礎。這定律是英國物理泰斗艾萨克·牛顿所提出的三條運動定律的總稱，其現代版本通常這樣表述：

第一定律：存在某些參考系，在其中，不受外力的物體都保持靜止或勻速直線運動。
第二定律：施加於物體的淨外力等於此物體的質量與加速度的乘積。
第三定律：當兩個物體互相作用時，彼此施加於對方的力，其大小相等、方向相反。

牛顿在發表於1687年7月5日的鉅著《自然哲學的數學原理》裏首先整理出這三條定律。應用這些定律，牛頓可以分析各種各樣動力運動。例如，在此書籍第三卷，牛頓應用這些定律與牛頓萬有引力定律來解釋克卜勒行星運動定律。

开普勒定律是德国天文学家约翰内斯·开普勒所发现、关于行星运动的定律。他於1609年在他出版的《新天文学》科學雜誌上发表了关于行星运动的两条定律，又於1618年，发现了第三条定律。這三條定律分別為

行星轨道是椭圆軌道。第一个行星的轨道焦点是 $f1$ 与 $f2$ ，第二个行星的轨道焦点是 $f1$ 与 $f3$ 。太阳的位置是在点 $f1$ 。
A1与A2是两个面积相等的阴影区域。太陽与第一个行星的連線，扫过这两个阴影区域，所需的時間相等。
各个行星绕太阳公转周期的比率为 $a1^{3/2}:a2^{3/2}$ ；这里， $a1$ 与 $a2$ 分别为第一个行星与第二个行星的半长轴长度。

势能是储存于一物理系统内的一种能量，是一个用来描述物体在保守力场中做功能力大小的物理量。保守力作功与路径无关，故可定义一个仅与位置有关的函数，使得保守力沿任意路径所做的功，可表达为这两点对应函数值的差，这个函数便是势能。

从物理意义上来说，势能表示了物体在特定位置上所储存的能量，描述了作功能力的大小。在适当的情况下，势能可以转化为诸如动能、内能等其他能量。

经典力学是力学的分支，是以牛顿运动定律为基础，在宏观世界和低速状态下，研究物体运动的基要學术。在物理學裏，经典力学是最早被接受为力學的一个基本綱領。经典力学又分为静力学（描述静止物体）、运动学（描述物体运动）和动力学（描述物体受力作用下的运动）。在十六世纪，伽利略·伽利莱就已采用科学实验和数学分析的方法研究力学。他为后来的科学家提供了许多豁然开朗的启示。艾萨克·牛顿则是最早使用数学语言描述力学定律的科学家。

在量子力學裏，量子態描述量子系統的狀態。量子態可以用向量空間的態向量設定。例如，在計算氫原子能譜問題時，相關的態向量是由主量子數 $\{n\}$ 給出。採用狄拉克標記，態向量表示為右向量 $|\psi \rangle$ ；其中，在符號內部的希臘字母 $\psi$ 可以是任何符號，字母，數字，或單字。例如， $|n\rangle$ 。對於量子態的概念詮釋，主要分為兩派。第一派主張統計詮釋，量子態可以描述量子系統的統計性質，但不能完備地描述量子系統。這一派主要是以阿爾伯特·愛因斯坦的論述為代表。另一派是以尼爾斯·波耳主張的哥本哈根詮釋為範本，認為量子態可以完備地、詳盡地描述單獨量子系統。

氫原子擁有一個質子和一個電子，是一個的簡單的二體系統。系統內的作用力只相依於二體之間的距離，是反平方連心力。我們不需要將這反平方連心力二體系統再加理想化，簡單化。描述這系統的（非相對論性的）薛丁格方程式有解析解，也就是說，解答能以有限數量的常見函數來表達。滿足這薛丁格方程式的波函數可以完全地描述電子的量子行為。我們可以這樣說，在量子力學裏，沒有比氫原子問題更簡單，更實用，而又有解析解的問題了。所推演出來的基本物理理論，又可以用簡單的實驗來核對。所以，氫原子問題是個很重要的問題。

薛定谔的猫是奥地利物理学家埃尔温·薛定谔试图证明量子力学在宏观条件下的不完备性而提出的一个思想实验。实验内容如下：「把一只猫放进一个封闭的盒子里，然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50％的可能性发生衰变。如果发生衰变，它将会发射出一个粒子，而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置，打开装有毒气的容器，从而杀死这只猫。根据量子力学，未进行观察时，这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态，但是，如果在一个小时后把盒子打开，实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。现在的问题是：这个系统从什么时候开始不再处于两种不同状态的叠加态而成为其中的一种？在打开盒子观察以前，这只猫是死了还是活着抑或半死半活？这个实验的原意是想说明，如果不能对波函数塌缩以及对这只猫所处的状态给出一个合理解释的话，量子力学本身是不完备的。」

1923年由美国华盛顿大学物理学家康普顿首先观察到康普顿效应。这个效应反映出光不仅仅具有波动性，在某种情况下，它還會表现出粒子性。光束类似一串粒子流，而该粒子流的能量与光频率成正比。康普顿因发现此效应而获得1927年的諾貝爾物理學獎。

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。

康普顿散射可以在任何物质中发生。当光子从光子源发出，射入散射物质（一般指金属）时，主要是与电子发生作用。如果光子的能量相当低，但仍具有足夠能量，它可能會逐出原子的束縛電子（与电子束缚能同数量级），這過程稱為光电效应。如果光子的能量相当大（远超过电子的束缚能）时，则光子可能會对自由电子发生散射，而产生康普顿效应。如果光子能量极其大（>1.022兆电子伏特）则足以轰击原子核而生成一对粒子：电子和正电子，这个现象被称为成對產生。

电子俘获是一个富质子的原子核吸收一个核外电子（使一个质子转变为中子）、并同时发射出一个中微子的过程。伴随发生的过程还包括光子的辐射（伽马射线），使新产生原子核的能级降至基态。由于质子在电子俘获过程之中“变成”了中子，核素的质子数减少1，中子数增加1，而原子量保持不变。通过改变质子数，电子俘获可以改变元素的种类。新产生的这个原子，虽然仍然保持电中性，但是由于缺失了一个内层电子，故在能级上处于激发态。在这个原子跃迁到基态的过程之中，会通过释放X射线（电磁辐射的一种或产生俄歇效应，也有两种过程都发生的情况。除此之外，激发态的原子还经常发射出伽马射线使自身跃迁到基态。

中子俘获是一种原子核与一个或者多个中子撞击，形成重核的核反应。由于中子不带电荷，它们能够比带一个正电荷的质子更加容易地进入原子核。在宇宙形成过程中，中子俘获在一些质量数较大元素的核合成过程中起到了重要的作用。中子俘获在恒星里以快（R-过程）、慢（S-过程）两种形式发生。质量数大于56的核素不能够通过热核反应（即核聚变）产生，但是可以通过中子俘获产生。

中子活化分析（Neutron activation analysis）可以用于远程探测材料的化学组分。这是因为不同的化学元素在吸收种子后会释放不同特性的放射物质。这一特性使这一方法在矿业勘探和安全方面十分有用。

费米–狄拉克统计，有时也简称费米统计，在统计力学中用来描述由大量满足泡利不相容原理的费米子组成的系统中，粒子处在不同量子态上的统计规律。这个统计规律的命名来源于恩里科·费米和保罗·狄拉克，他们分别独立地发现了这一统计规律。不过费米在数据定义比狄拉克稍早。

费米–狄拉克统计的适用对象是，热平衡时自旋量子数为半奇数的粒子。除此之外，应用此统计规律的前提是，系统中各粒子之间的相互作用可以忽略不计。这样，就可以用粒子在不同定态的分布状况来描述大量微观粒子组成的宏观系统。不同的粒子分处于不同的能态上，这一特点对系统许多性质会产生影响。费米–狄拉克统计适用于自旋量子数为半奇数的粒子，这些粒子也被称为费米子。由于电子的自旋量子数为1/2，因此它是费米–狄拉克统计最普遍的应用对象。费米–狄拉克统计是统计力学的重要组成部分，它利用了量子力学的一些原理。

普朗克黑体辐射定律（也简称作普朗克定律或黑体辐射定律）是用于描述在任意温度 $T\,$ 下，从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。这里辐射率是频率 $\nu$ 的函数

I(\nu ,T)={\frac {2h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}}

。

马克斯·普朗克于1900年建立了黑体辐射定律的公式，并于1901年发表。其目的是改进由威廉·维恩提出的维恩近似。维恩近似在短波范围内和实验数据相当符合，但在长波范围内偏差较大；而瑞利-金斯公式则正好相反。普朗克得到的公式则在全波段范围内都和实验结果符合得相当好。

费曼图是美国物理学家理查德·费曼在处理量子场论时提出的一种形象化的方法，描述粒子之间的相互作用、直观地表示粒子散射、反应和转化等过程。使用费曼图可以方便地计算出一个反应过程的跃迁概率。在费曼图中，粒子用線表示，费米子一般用实线，光子用波浪线，玻色子用虚线，胶子用圈线。一線與另一線的連接點稱為頂點。费曼图的橫軸一般为时间轴，向右为正，向左代表初态，向右代表末态。与时间方向相同的箭头代表正费米子，与时间方向相反的箭头表示反费米子。

圖為一K介子（
K+
）變成三個π介子（2
π+
， 1
π−
）的衰變，這過程涉及了弱與強相互作用。

K介子（標記為
K
）是帶有奇異數這一量子數的四種介子的任一種。在夸克模型中，我們知道它們含有一個奇夸克（或其反夸克），及一個上或下夸克的反夸克（或其夸克）。自從K介子在1947年被發現之後，它們為基礎相互作用的性質提供了大量的資料。在建立粒子物理學標準模型基礎的過程中，它們有着不可或缺的角色，例如強子的夸克模型及夸克混合的理論（後者於2008年被諾貝爾物理學獎肯定）。在人類對基礎守恆定律的了解中，K介子也有着傑出的貢獻：CP破壞（一種造成大家所見的宇宙物質－反物質失衡的現象）的發現在1980年被諾貝爾物理學獎肯定，這種現象就是在K介子系統被發現的。

物質的代
種類	第一代	第二代	第三代
夸克
上型	上夸克	魅夸克	頂夸克
下型	下夸克	奇夸克	底夸克
輕子
帶電	電子	μ子	τ子
中性	電中微子	μ中微子	τ中微子

在粒子物理學中，代或世代是基本粒子的一種分類。各代粒子之間的相異之處僅為味量子數及質量，但它們所涉及到的相互作用種類都是一樣的。根據標準模型，基本費米子共有三代。每一代有兩種輕子及兩種夸克。兩種輕子可分成帶電荷-1的（像電子）及中性的（中微子）；而兩種夸克則可分成帶電荷−1⁄3的（下型）及帶電荷+2⁄3 的（上型）...

巴巴散射的费曼图
湮灭
散射

量子电动力学中，巴巴散射是指电子-反电子的散射过程，其中伴随有交换虚光子：

e^{+}e^{-}\rightarrow e^{+}e^{-}

。

巴巴散射包含有两个费曼图表示的领导项：一个是湮灭过程，一个是散射过程。巴巴散射的散射率在正负电子对撞机中被用来当作光度的监视指标。在经典电动力学中，巴巴散射实际就是正负电子通过库仑力相互吸引的过程。

巴巴散射的名称来源于印度物理学家霍米·杰汉吉尔·巴巴（Homi Jehangir Bhbha）。

激光干涉空间天线（LISA）是一个由美国国家航空航天局和欧洲空间局合作的引力波探测计划，目前仍在设计阶段，计划于2015年投入运行，这将是人类第一座太空中的引力波天文台。LISA也是美国国家航空航天局的“超越爱因斯坦”（Beyond Einstein program）项目的一部分。“超越爱因斯坦”是一组檢验爱因斯坦广义相对论理论的实验计划，其中包含两个空间天文台（HTXS——X射线天文台和LISA）和数个以宇宙学相关观测为目的的探测器。LISA将利用激光干涉的方法精确测量信号相位，从而对于来自宇宙间遥远的引力波源的低频且微弱的引力波进行探测。这将对引力波天文学的理论和实验研究，广义相对论的一些实验观测以及早期宇宙的天体物理学和宇宙学研究有重要意义。

迈克耳孙干涉仪是光学干涉仪中最常见的一种，其发明者是美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙。迈克耳孙干涉仪的原理是一束入射光分为两束后各自被对应的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉。干涉中两束光的不同光程可以通过调节干涉臂长度以及改变介质的折射率来实现，从而能够形成不同的干涉图样。迈克耳孙和爱德华·莫雷使用这种干涉仪于1887年进行了著名的迈克耳孙-莫雷实验，并证实了以太的不存在。

相对论性喷流是来自某些活动星系、射电星系或类星体中心的强度非常强的等离子体喷流。这种喷流的长度可达几千甚至数十万光年。现在一般认为相对论性喷流的直接成因是中心星体吸积盘表面的磁场沿着星体自转轴的方向扭曲并向外发射，因而当条件允许时在吸积盘的两个表面都会形成向外发射的喷流。如果喷流的方向恰巧和星体与地球的连线一致，由于是相对论性粒子束，喷流的亮度会因而发生改变。目前在科学界相对论性喷流的形成机制仍然是个有争议的话题，不过一般认为喷流是电中性的，其由电子、正电子和质子按一定比例组成。一般还认为相对论性喷流的形成是解释伽玛射线暴成因的关键。这些喷流具有的洛伦兹因子可达大约100，是已知的速度最快的天体之一。

宇宙的年龄可以通过对哈勃常数以及所含成分的密度参数 $\Omega$ 的测量决定。在暗能量概念提出之前，人们普遍认为宇宙是物质主导的，因而此图中密度参数 $\Omega$ 近似为 $\Omega _{m}$ 。加速膨胀的宇宙具有最长的年龄，而具有大挤压的宇宙具有最短的年龄。

宇宙的年龄是指自大爆炸开始至今所流逝的时间，当今理论和观测认为这个年龄在一百三十六亿年到一百三十八亿年之间。这个不确定的区间是从多个科研项目的研究结果的共识中取得的，其中使用的先进的科研仪器和方法已经能够将这个测量精度提升到相当高的量级。这些科研项目包括对宇宙微波背景辐射的测量以及对宇宙膨胀的多种测量手段。对宇宙微波背景辐射的测量给出了宇宙自大爆炸以来的冷却时间，而对宇宙膨胀的测量则给出了能够计算宇宙年龄的精确数据。

引力坍缩是天体物理学上恒星或星际物质在自身物质的引力作用下向内塌陷的过程，产生这种情况的原因是恒星本身不能提供足够的压力以平衡自身的引力，从而无法继续维持原有的流体静力学平衡，引力使恒星物质彼此拉近而产生坍缩。在天文学中，恒星形成或衰亡的过程都会经历相应的引力坍缩。特别地，引力坍缩被认为是Ib和Ic型超新星以及II型超新星形成的机制，大质量恒星坍缩成黑洞时的引力坍缩也有可能是伽玛射线暴的形成机制之一。至今人们对引力坍缩在理论基础上还不十分了解，很多细节仍然没有得到理论上的完善阐释。由于在引力坍缩中很有可能伴随着引力波的释放，通过对引力坍缩进行计算机数值模拟以预测其释放的引力波波形是当前引力波天文学界研究的课题之一。

磁石、磁鐵、電流、含時電場，都會產生磁場。處於磁場中的磁性物質或電流，會因為磁場的作用而感受到磁力，因而顯示出磁場的存在。磁場是一種向量場；磁場在空間裡的任意位置都具有方向和數值大小。

磁鐵與磁鐵之間，通過各自產生的磁場，互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋。當施加外磁場於物質時，磁性物質的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。

電場與磁場有密切的關係；含時磁場會生成電場，含時電場會生成磁場。馬克士威方程組可以描述電場、磁場、產生這些向量場的電流和電荷，這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論，電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B，相對於參考系A，參考系B以有限速度移動。從參考系Ａ觀察為靜止電荷產生的純電場，在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。

邁斯納效應是超導體相變至超導態的過程中對磁場的排斥現象。瓦爾特·邁斯納與羅伯特·奧克森菲爾德於1933年在量度超導錫及鉛樣品外的磁場時發現這個現象。在有磁場的情況下，樣品被冷卻至它們的超導相變溫度以下。在相變溫度以下時，樣品幾乎抵消掉所有裏面的磁場。他們只是間接地探測到這個效應；因為超導體的磁通量守恆，當裏面的場減少時，外面的場就會增加。這實驗最早證明了超導體不只是完美的導電體，並為超導態提供了一個獨特的定義性質。

磁通量，符號為 $\Phi _{m}$ ，是通過某给定曲面的磁場（亦称为磁通量密度）的大小的度量。磁通量的国际单位制單位是韦伯。

给定曲面上的磁通量大小与通过曲面的磁場線的个数成正比。此处磁场线的个数是个“净”数量，即从一个方向上通过的个数减去另一个方向上通过的个数。当一个均匀磁场垂直通过一个平面，磁通量即是磁场与该平面面积的乘积。当均匀磁场 $\mathbf {B}$ 以任意角度通过一个平面，磁通量即是磁场与该平面面积 $\mathbf {a}$ 的点积。

\displaystyle \Phi _{m}=\mathbf {B} \cdot \mathbf {a} =Ba\cos \theta

其中， $\theta$ 是磁场 $\mathbf {B}$ 和平面面积法向量 $\mathbf {a}$ 的夹角。

安培定律，又稱安培環路定律，是由安德烈-瑪麗·安培於1826年提出的一條靜磁學基本定律。安培定律表明，載流導線所載有的電流，與磁場沿著環繞導線的閉合迴路的路徑積分，兩者之間的關係為

\oint _{\mathbb {C} }\mathbf {B} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\mu _{0}I_{enc}

；

其中， $\mathbb {C}$ 是環繞著導線的閉合迴路， $\mathbf {B}$ 是磁場， $d{\boldsymbol {\ell }}$ 是微小線元素向量， $\mu _{0}$ 是磁常數， $\mu$ 是此处磁介质的磁导率（如果是真空的话，其值为1）， $I_{enc}$ 是閉合迴路 $\mathbb {C}$ 所圍住的電流。

原子谱线是指原子内部电子跃迁形成的谱线，可分为两类：

发射谱线：由电子从原子内部离散的特定能级发生跃迁至更低的能级而形成的，并释放出具有特定能量和波长的光子。这些对应着相应跃迁的大量光子所形成的能谱会在对应的波长处显示出发射峰。
吸收谱线：是由电子从原子内部离散的特定能级发生跃迁至更高的能级而形成的，这个过程需要吸收具有特定能量和波长的光子。通常情况下这些被吸收的光子会来自一个连续光谱，从而使这个连续光谱在对应被吸收光子的波长处显示出因吸收而凹陷的特征。

ΛCDM模型是所谓Λ-冷暗物质（Cold Dark Matter）模型的简称。它在大爆炸宇宙学中经常被称作索引模型，这是因为它尝试解释了对宇宙微波背景辐射、宇宙大尺度结构以及宇宙加速膨胀的超新星观测。它是当前能够对这些现象提供融洽合理解释的最简单模型。

Λ意为宇宙学常数，是解释当前宇宙观测到的加速膨胀的暗能量项。宇宙学常数经常用 $\Omega _{\Lambda }\,$ 表示，含义是当前宇宙中暗能量相对于一个平直时空的宇宙的能量所占的比例。现在认为这个数值约为0.74，即宇宙中有74%左右的能量是暗能量的形式。
冷暗物质是一种暗物质模型，即它认为在宇宙早期辐射与物质的能量分布相当时暗物质的速度是非相对论性的（远小于光速），因此暗物质是冷的；同时它们是非重子构成的；不会发生碰撞（指暗物质的粒子不会与其他物质粒子发生引力以外的基本相互作用）或能量损耗（指暗物质不会以光子的形式辐射能量）的。冷暗物质占了当前宇宙能量密度的22%。剩余的4%的能量构成了宇宙中所有的由重子（以及光子等规范玻色子）构成的物质：行星、恒星以及气体云等。

石墨烯是一種由碳原子以sp²杂化轨道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因「在二维石墨烯材料的開創性實驗」為由，共同獲得2010年诺贝尔物理学奖。

宇宙加速膨脹是宇宙的膨脹速度越來越快的現象。以天文學術語來說，就是宇宙標度因子　 $a(t)$ 的二次導數是正值，這意味著星系遠離地球的速度，隨著時間演進，應該會持續地增快。這速度是哈勃定律裏所提到的退行速度。於1998年觀測Ia超新星得到的數據，提示宇宙的膨脹速度正在加快。物理學者索尔·珀尔马特、布莱恩·施密特與亚当·里斯「透過觀測遙遠超新星而發現了宇宙加速膨脹」，因此，共同榮獲2006年邵逸夫天文學獎與2011年諾貝爾物理學獎。

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