Théories
Bien que la physique s'intéresse à une grande variété de systèmes, certaines théories ne peuvent être rattachées qu'à la physique dans son ensemble et non à l'un de ses domaines. Chacune est supposée juste, dans un certain domaine de validité ou d'applicabilité. Par exemple, la théorie de la mécanique classique décrit fidèlement le mouvement d'un objet, pourvu que (1) ses dimensions soient bien plus grandes que celles d'un atome, (2) que sa vitesse soit bien inférieure à la vitesse de la lumière, (3) qu'il ne soit pas trop proche d'une masse importante, et (4) que celui-ci soit dépourvu de charge. Les théories anciennes, comme par exemple la mécanique newtonienne, sont encore des sujets de recherche notamment dans l'étude des phénomènes complexes (exemple : la théorie du chaos). Elles constituent la base de toute recherche en physique et tout étudiant en physique, quelle que soit sa spécialité, est censé acquérir les bases de chacune d'entre elles.
| Théorie | Grands domaines | Concepts |
| Mécanique newtonienne | Cinématique, Lois du mouvement de Newton, Mécanique analytique, Mécanique des fluides, Mécanique du point, Mécanique du solide, Transformations de Galilée, Mécanique des milieux continus | Dimension, Espace, Temps, Référentiel, Longueur, Vitesse, Vitesse relative, Masse, Moment cinétique, Force, Énergie, Moment angulaire, Couple, Loi de conservation, Oscillateur harmonique, Onde, Travail, Puissance, Équilibre |
| Électromagnétisme | Électrostatique, Électricité, Magnétisme, Équations de Maxwell | Charge électrique, Courant électrique, Champ électrique, Champ magnétique, Champ électromagnétique, Onde électromagnétique |
| Physique statistique et Thermodynamique | Machine thermique, Théorie cinétique des gaz | Constante de Boltzmann, Entropie, Énergie libre, chaleur, Fonction de partition, Température, Équilibre thermodynamique |
| Mécanique quantique | Intégrale de chemin, Équation de Schrödinger, Théorie quantique des champs | Hamiltonien, Boson, Fermion, Particules identiques, Constante de Planck, Oscillateur harmonique quantique, Fonction d'onde, Énergie de point zéro |
| Théorie de la relativité | Relativité galiléenne, Relativité restreinte, Relativité générale | Principe d'équivalence, Quadrivecteur, Espace-temps, Vitesse de la lumière, Vitesse relative, Invariance de Lorentz |
Disciplines
La recherche en physique contemporaine est divisée en diverses disciplines qui étudient des aspects différents du monde physique.
| Domaine | Disciplines | Principales théories | Concepts |
| Astrophysique | Cosmologie, Planétologie, Physique des plasmas, Astroparticules | Big Bang, Inflation cosmique, Relativité générale, Matière noire, Rayons cosmiques | Trou noir, Galaxie, Gravité, Onde gravitationnelle, Planète, Système solaire, Étoile, Univers |
| Physique quantique | Physique atomique, Physique moléculaire, Optique, Photonique | Optique quantique | Diffraction, Onde électromagnétique, Laser, Polarisation, Interférences |
| Physique des particules | Accélérateur de particules, Physique nucléaire | Modèle standard, Théorie de grande unification, Théorie des cordes, Théorie M | Interaction élémentaire (Gravité, Électromagnétisme, Interaction faible, Interaction forte), Particule élémentaire, Antiparticule, Spin, Brisure spontanée de symétrie |
| Physique de la matière condensée | Physique du solide, Science des matériaux, Physique des polymères, Matière molle, Physique mésoscopique, Système désordonné | Supraconductivité, Onde de Bloch, Gaz de fermions, Liquide de Fermi | État de la matière (Solide, Liquide, Gaz, Plasma, Condensat de Bose-Einstein, Supercritique, Superfluide), Conducteur, Magnétisme, Auto-organisation |
