一、物质的微观结构和夸克的发现
1995年3月2日，美国费米国家实验室的两个小组各自独立的发现了顶夸克。他们采用的是质子—反质子对撞机，它是一个长达6.4km的环形加速器，使用了1000个超导磁体，把质子和反质子加速到各具有9×1011eV的能量后进行对撞，平均大约要106次对撞才能观测到一次顶夸克，而它在出现后的10-24S就衰变为其他粒子，甚至来不及与其他夸克结合成强子。顶夸克的发现是物理学和整个科学界的重大事件。现代的粒子理论表明，有了这六味夸克，就可以解释所有几百种强子的存在。因此，如果我们把直到现在还未被进一步分割的物质微观结构的基本组元称为基本粒子，则其基本家族共有三个，即夸克、轻子和规范玻色子。这些基本粒子中的一些粒子只能在实验室里产生，或者很少在自然界中出现，而另一些粒子则构成了我们日常生活的物质世界。
分子聚集起来所形成的物质，可以具有四种状态，它们是气态、等离子态、液态和固态。凝聚态物理学主要研究后两种状态物质的性质。等离子体（plasma）是一种高热的气体，其中的许多原子已被电离，产生了电子和部分剥离的原子。如太阳和恒星内部温度达到106~107K，其中的物质就处在等离子态。宇宙中的大多数可见物质都处在等离子态，而且它们是可能在有朝一日供给大量能量的核聚变的燃料。
二、宇宙学的标准模型
尽管上述关于宇宙起源的学说仍存在许多困难，但已逐步形成了建立在广义相对论基础上的宇宙学的标准模型。可概述为：大约在（1.5~2）×1010a (年)前发生了一次大爆炸，在爆炸发生后10-2s时，宇宙像一盆由质子、中子、电子和光子等粒子组成的极密集的宇宙“汤”，温度高达1011K，每个粒子都离开其他粒子加速飞奔，宇宙迅速膨胀，温度逐渐下降。在大爆炸后的三分钟，宇宙温度降到109K，中子和质子开始合成较轻的原子核，其中氢核约占73%，氦核约占27%。又过了几十万年，宇宙温度降到3000k以下，电子与原子核结合成稳定的原子，它们组成的气体由于引力作用而形成气团，最后凝聚为宇宙里的星系。
三、基本的相互作用
物质聚集起来，从微观粒子到巨大的星体，从细菌到人，这些都是怎样发生的？在原理上，我们可以引进“相互作用（interaction）”这个概念来回答。物理学的重大成就之一是，我们已经认识到物质世界千变万化的现象，归根到底只通过四种基本相互作用起作用。
在自然界中，电磁相互作用（electromagnetic
interaction）是发生在荷电粒子之间的长程相互作用，它使原子核和电子能聚集在一起而形成原子。尽管在带正电的质子之间存在着很大的静电排斥相互作用，但短程的强相互作用(strong
interaction)却可以使原子核牢固地保持为一个整体。另一种短程相互作是弱相互作用（weak
interaction），它引起粒子之间的某些过程，例如原子的放射性衰变以及中子等各种粒子的衰变。引力相互作用（gravitational
interaction）虽是最弱的一种，但它在宇宙的演化过程中却起了主要的作用。在宏观物体之间所能观测到的，只有长程的电磁相互作用和引力相互作用。
在物理学的发展过程中，最初人们认为微粒是物质存在的基本形式，威力在空间占有一定的有限体积。为了描述微粒之间的相互作用，人们引进了场(field)的概念，例如电磁场和引力场等。场是充满全空间的，没有不可入性。随着科学技术的发展，人们逐渐发现，场与微粒一样具有能量和动量，也具有不连续的微观结构。因此，人们就把微粒和场看成是物质存在的两种基本形式。现在，量子理论明确指出，物质存在的两种基本形式中，场是更基本的。
量子场论所给出的新的基本物理图象是：每种粒子(particle)对应于一种场，对应于各种不同粒子的场相互重叠地充满全空间；所有的场都处于基态时为物理真空；场的激发状态表现为出现相应的粒子，互为复共轭的两种激发状态表现为粒子和反粒子(antiparticle)互换的两种物理状态；粒子之间的相互作用来自场之间的相互作用。
点弱统一理论的成功促使人们进一步开展了对大统一理论的探索研究，试图把强相互作用和电弱相互作用统一起来。目前，在粒子物理中引力所起的作用还不太清楚。然而，基本相互作用之间数学上的相似性，提示着存在一种更基本的统一的可能性：可能所以的相互作用是同一种基本相互作用的不同表现形式，或许整个自然界可归结为某种深刻的对称性。一些物理学家试图找出这样的“超统一理论”，从而打破“物质（matter）”与“相互作用”之间的传统的界限。
四、自然界中常见的力
我们在日常生活中遇到的各种各样的力，如重力、绳子中的张力、摩擦力、地面的支撑力和空气的阻力等等，从最基本的层次来看，除了重力属于引力外，上述所有其他的力都属于电磁力，都是原子或分子间电磁相互作用的宏观表现。至于绪论中提到的弱相互作用和强相互作用，它们的作用力程极短，在讨论宏观物体的运动时不必考虑。
星球施加与物体的万有引力与惯性离心力的合力，称为物体的重量（weight），用W表示。通过测量自由落体加速度来测量物体重量的方法，称为动力学方法；用弹簧秤或天平来测量物体重量的方法，称为静力学方法。在地面这个非惯性系中，实际测得的物体的重量，可以称为物体所在地的重力(gravity)。
物体因形变而产生的恢复力，称为弹性力(elastic
force)。一些弹性体（如弹簧等）在形变不超过一定的限度时，弹性力F与其偏离平衡位置的位移x成正比，方向总是指向平衡位置，即F=-Kx，称为胡克定律（Hooke
law）。上式中的比例常量k称为弹性体的劲度系数或劲度(stiffness)，负号表示力与位移的方向相反。
当两个相互接触的物体作相对运动或有相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍它们相对运动的作用力，称为摩擦力(friction
force)。按两个相互接触的物体是否发生相对运动，可将摩擦力区分为静摩擦力和滑动摩擦力。
滑动摩擦力的大小不仅与物体的质料、表面情况以及正压力的大小有关，一般还与相对运动的速率v有关。当物体开始滑动时，滑动摩擦力要比最大静摩擦力小，而且随着相对速率v的增大还会继续减小，之后才随着相对速率v的增大而增大，
五、关于热辐射
一切物体的分子都包含有带电粒子，因此分子的热运动将导致物体不断地向外发射电磁波，这种辐射因与温度有关，故称为热辐射。无论是高温物体还是低温物体都有热辐射，都有连续的热辐射能谱，即辐射的能量中包含各种波长的电磁波，但所发射的能量及其按波长的分布却随温度而变化：物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射出的能量越大，它发出的最强的热辐射的波长越短。假设物体发出的最强的热辐射的电磁波的波长为λm，根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm=2.90×10-3mK。温度在800K以下的物体所发射的电磁波一般都在红外区域，可以有热效应，但不能引起人的视觉；只有温度进一步提高时，人眼才能看到物体所发射出来的光。
物体除了有发射电磁波的本领以外，还具有吸收和反射电磁波的本领。如果物体辐射出去的能量恰好等于在同一时间内所吸收的能量，则辐射过程就达到了平衡。通常把这种情况称为平衡辐射。此时物体具有固定的温度。若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%的吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体成为黑体。单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与该黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8瓦/(米2开4)。