意识

意识（consciousness）的最基本理解或阐释，是个体对其内部和外部存在的感知或认识。进一步的解释，意识是机体对周围环境及自身的认知能力和觉察能力，也是大脑高级神经中枢功能活动的综合表现或状况，具有“感觉体验”（视、听、体感觉等）和“非感觉体验”（意志、情绪、记忆和思维等）等多种要素。一般说来，意识包含知觉（意识包括了知觉、记忆、思考、情感等多个方面），但在某些特定条件下，知觉过程可能以“无意识知觉”的形式发生，即不伴随明确的意识体验。
尽管哲学家、神学家、语言学家和科学家对意识这一概念进行了数千年的分析、界定、诠释和辩论，但意识的本质仍然令人费解、留有争议，是“我们生活中最熟悉却也最神秘的方面”。关于这个话题，也许唯一被广泛认同的概念是对于它存在的直觉。关于意识究竟需要研究和解释什么，人们有不同意见。有时，意识被视为是心智的同义词，有时又被认为是心智的一个方面。
过去，意识被认为是一个人的“内在生活”，一个由内省、个人思想、想像和意志组成的世界。如今，意识的定义往往包括某种体验、认知、感觉或知觉。它可能是后设认知、自我意识等，并可能随时间变化。
有关意识的描述、定义或解释范围包括：简单的清醒状态、透过“内省”探索自我与灵魂、比喻性的“内容流”，或是产生于大脑的一种精神状态、精神事件或精神过程。意识研究范围、观点与猜想的多样性也令人们怀疑：关于意识，我们是否提出了正确的问题。

跨学科观点
自笛卡尔和约翰·洛克以来，西方哲学一直努力寻求对意识的理解，并希望阐明如何将个人的意识放入更大的世界图景。有关意识的问题至今仍是分析哲学和大陆哲学的核心关注，此为分析哲学发展出了现象学，而大陆哲学则发展出了心灵哲学。
意识是认知科学跨学科研究的重点，相关领域包括心理学、语言学、人类学、神经心理学和神经科学。其中首要的问题是，信息在转化为意识的过程中，生物学和心理学层面上所涉及的过程，即探索意识与神经和心理学之间的关联。
在医学中，人们透过患者的唤醒和响应状态评估其意识。研究发现意识状态为连续体，范围从高度的警觉与理解，至意识混乱（disorientation）、谵妄、失去有意义的交流，直至失去对疼痛刺激的反应能力。对于意识的实践研究关注评估重症、昏迷或麻醉患者的意识存在，并探索治疗意识受损或混乱的方法。意识水平可以透过观察标准行为加以确定，比如使用拉斯哥昏迷指数等评估指标。

定义
多个世纪以来，对于意识这一概念始终存在着不同的定义，缺乏统一的认可。各种定义都展示出看似相关的含义，但不同定义之间亦可能引发争议。举例来说，人们就内在认知和对外部物理世界的感知之间的差异，有意识与无意识的界定，以及非物质的精神实体或精神活动的概念等问题存在不同观点。
有关意识的常用定义包括来自《韦伯第三版词典》（1966年版，卷一，第482页）的：

内在心理或精神的知觉或感知；个体对内在自我的直观感知知识。
关于外部物体、状态或事实的内在知觉。
知觉的关注；兴趣、关注——常与形容词连用（例如：阶级意识）。
以感知、情绪、意志或思考为特征的状态或活动；心智的广义概念；与物质有本质上的不同的事物。
个体或集体在某时间段内心理感知、观点、态度、感受的总和——与意识流相比较。
清醒状态（例如从睡眠、恍惚、发热中恢复过来），心智能力的回复。
在精神分析中，指代自我可立即获得的心理内容——与前意识、潜意识相比较。
《剑桥词典》将意识定义为“理解或意识到某物的状态”。《牛津活词典》定义意识为“感知到周围环境并作出反应的状态”，“个体对某物的认知或感知”，以及“心智对自身和外部事件认知的事实”。

为了更加准确的定义意识，哲学家也创造了自己的行话。1998年出版的《劳特利奇哲学百科全书》如此解释意识：意识—哲学家主要以四种方式使用“意识”：普遍的知识、意向性、内省（以及由此产生的知识）和现象经验……心智中的某个事物只有在进行内省（或准备内省）时才会被“内省意识”察觉。内省常被认为是用作获取个体心灵状态的主要手段。经验或其他精神实体只在可被经验时才称为“现象意识”。一些明确的例子包括：感知经验，例如味觉和视觉感知；身体知觉经验，例如痒和疼痛；想象经验，例如经验自己的行为或感知；思维流，例如以语言或图像进行思考的体验。内省和现象意识似乎是相互独立或无关联的，不过尚有争论。许多哲学家和科学家对于意识定义中的循环论证或模糊性感到不满。在1989年版《麦米伦心理学词典》（The Macmillan Dictionary of Psychology）中，英国心理学家斯图尔特·萨瑟兰对意识的定义更像是表达了对定义本身的怀疑：意识—对感知、思维和感受的拥有；认知。意识是难以用可理解的术语定义的，只在理解意识的内涵之后才能理解这些用作定义意识的术语。许多人错误地将意识等同于自我意识，也即仅仅把拥有意识等同于对外部世界的认知。意识是迷人却难以捉摸的现象：难以阐明它是什么、它能做什么，以及它的演化缘由。关于意识，人们几乎没有写下过任何值得阅读的东西。词典中关于意识的定义会对研究者的假说及工作方向造成重要影响：如果对环境的认知……是意识的标准，那么即使是原生动物也具备意识。而如果对认知的认知才算是意识的体现，那么甚至很难说猩猩或人类婴儿拥有意识。许多哲学家认为，尽管哲学家们难以为意识作出准确定义，但意识本身是个统一的概念，它可为大部份人所理解。然而也有人指出，从人们对意识定义的分歧中显示出不同人对意识可能有不同的理解，例如意识的主观与客观层面。或者说，意识可能包含了多种不同含义，而这些含义之间并没有简要的共通元素。还有人主张，我们应当将意识的概念从我们对心智的理解中剔除，这种观点被称为意识语义论（consciousness semanticism）。

心灵哲学
大多数意识哲学相关作家都持有某个特定的观点，并根据这个观点组织论证材料。调查显示，当中最常见的方向是选择历史上与其观点最接近的哲学家，例如笛卡尔、洛克、康德等，并跟随这些哲学家的思想调整自身立场。另一种方式是依据基础问题设定哲学立场。

概念的一致性
哲学家与非哲学家对于意识有不同的理解。多数人对意识的存在抱有直观信念，但怀疑论者对这种信念提出了质疑。他们认为此种信念是源于意识概念中内在的不一致性，或者人们对意识的理解实际上是以错觉为基础的。例如，英国哲学家吉尔伯特·赖尔提出，传统上人们基于笛卡尔式的二元论理解意识，但事实上这种二元论错误地区分了心灵与身体，或是错误地区分了心灵与外部世界。他表示，我们谈论的并非是心灵、身体或世界，而是个体及其在世界中的活动。因此，在谈论“意识”的过程中，我们误以为存在一种分别于行为和语言理解的事物，并将这种事物称为意识。

类型
美国哲学家内德·布洛克指出，关于意识的讨论经常混淆两种不同的意识：现象意识（phenomenal consciousness）和取用意识（access consciousness）。据布洛克所言，现象意识是指纯粹的经验，也即以我们借助身体感受到的运动、颜色、声音、感知、情绪、感觉等。从这些外部经验中获得的主观性称为感质。而取用意识则是对上述经验的获得、处理与反应过程，我们从心灵中获取信息，将其用于口头表达、推理、控制自身行为的现象。因此，当人们在感知时，感知得到的信息是取用意识；当人们在内省时，关于思维的信息是取用意识；当人们在回忆时，关于过去的信息是取用意识。大部份哲学家都接受了这一区分，不过也有部份哲学家（例如丹尼尔·德内特）对区分的有效性表示怀疑。澳大利亚哲学家戴维·查尔莫斯认为，取用意识可由对于人体感受机制的科学研究获得进一步理解，但关于现象意识的理解却更加复杂：他称其为意识的困难问题。
也有哲学家不满足于布洛克提出的两类区分，美国哲学家威廉·莱肯在其作品《意识和经验》中提出至少存在8种意识的明确区分：有机体意识、控制意识、意识对象、状态/事件意识、可报告性、内省意识、主观意识、自我意识），莱肯表示，甚至是这8种意识也为包含部份难以解释的意识形式。
此外，还有对于现象意识和取用意识是否总是共同存在，或它们是否可各自存在的争论。尽管独立于取用意识存在的现象意识更被广泛接受，但也有一些关于独立于现象意识存在的取用意识的猜想。例如在“哲学僵尸”思想实验中，假设存在有外观与行为与正常人没有差别的人，但他们却不具备任何主观性。不过，布洛克对上述说明仍保留了部份怀疑态度，他在结论中写道：“我不知道是否真的存在只有取用意识，而没有现象意识的实际案例，但我希望我展示出了这种状况概念上的可能性。”

意识与内容的区分
美国哲学家山姆·哈里斯曾表示，“从你的经验的角度看来，你并非是由原子、细胞和器官组成的身体，你是意识及其不断变化的内容。”从这种观点出发，意识就成为了一种主观、永恒的存在领域，事物（意识的内容）在此之中流动。
翻译家克里斯托弗·崔克（Christopher Tricker）提出，道教典籍《庄子》中鲲鹏的形象可以映射到上述的意识领域。《庄子·逍遥游》中描绘了鲲鹏巨大的身躯横跨数千里，翅膀展开如垂天之云。崔克指出：“鲲鹏展翅遮天，类似地，你的意识之翼也延伸至地平线。他人的意识翅膀也延伸至地平线，你是鲲鹏中的一只，也是众鸟中的一员。”

心身问题
心灵过程（例如意识）和物理过程（例如大脑活动）看似相关，然而人们尚不清楚它们之间的具体运作方式。
最早探讨这个问题的哲学家是笛卡尔，他为此作出的回答被称为笛卡尔式二元论。笛卡尔提出，意识存在于一个非物质领域，他称之为心灵实体，而物质则存在于他所称的广延实体中。他主张这两类实体可在大脑中相互作用，可能是在一个叫做松果体的小型结构中实现的。
尽管笛卡尔为此作出的解释被后世广泛接受，但很少有哲学家对该解释感到信服，他有关松果体的假说尤为受到嘲笑。然而，也没有新的假说能获得笛卡尔式二元论一般广泛的接受度。新提出的假说可粗略地分为两类：第一种维持了笛卡尔关于意识与物质领域的分立，但对这两个领域的相互作用提出了不同说法；另一类假说则转向了一元论，认为只有一种存在，意识与物质只是这种存在的两个不同方面。这两类假说中亦各自包含多种变体，二元论可分为两种主要类型：实体二元论（这种说法认为，构成心灵的实体不同于构成物质的实体）和性质二元论（这种说法认为，虽然世界由物质实体构成，但该实体存在两种分立的性质：物质的性质与心灵的性质）。一元论可分为三种主要类型：物理主义（主张心灵由物质通过特殊的方式生成）、唯心主义（主张只存在思想与经验，而物质只是幻觉）和中立一元论（主张心灵与物质是一种独特事物的两面，而这种独特事物既不同于心灵也不同于物质）。除上述类型外，也有许多难以归类的异类假说。
18世纪，随着牛顿提出了宇宙中普遍适用的定律，有些哲学家开始思考，是否可以使用纯粹的物理定律解释心灵。其中首位具有影响力的推行者是法国启蒙思想家朱利安·奥弗雷·拉·美特利，他为此创作了《人是机器》，用以论证人也如宇宙中其他事物一般，只是物理定律的产物。然而，他为此作出的论证十分晦涩难懂。现代关于意识的理论主要基于心理学和神经科学。由神经科学家杰拉尔德·埃德尔曼、安东尼奥·达马西奥，以及哲学家丹尼尔·德内特等人寄希望于从大脑内部神经事件出发解释意识。部分神经科学家，例如克里斯托夫·科赫已探索了构成意识的神经学基础，但并未尝试构建一个全面统一的理论。与此同时，计算机科学家也在借助人工智能技术，尝试在计算机程序中模拟或嵌入意识。
部分理论物理学家提出，传统物理学在本质上无法对意识整体作出解释，但量子理论或许可以填补这些不足。一些理论家为此提出了量子心灵理论。较为出名的相关理论包括乔治城大学神经心理学者卡尔·H·普里布拉姆和美国物理学家戴维·玻姆提出的全脑理论，以及由美国亚利桑那大学学者史都华·哈默洛夫和英国物理学家罗杰·彭罗斯提出的协调客观还原假说。部分量子心灵理论同时解释了现象意识与取用意识。不过，尚未有量子心灵理论被实验证实。最近于蛋白质中量子纠缠相关的研究或许会证伪哈默洛夫等人提出的协调客观还原假说。截至目前，多数科学家和哲学家认为基于量子理论的意识解释没有说服力。
除意识的困难问题（即如何从物理基础中生成心灵体验）以外，还有一个更加具体的问题，那就是既然事件的发展取决于先前发生的事件，那么我们如何拥有能够控制自身决策的信念。这一话题的争论点在于对自由意识的科学和哲学理解。

他心问题
许多哲学家相信，意识的核心特征是经验，而经验只能从内部（主观的）获知。但如果说经验只能凭借主观获知，而无法体现于外在方面，那么为什么大多数人仍相信他人也具备意识，但其他物体例如树和石头却没有意识呢？上述问题被称为“他心问题”。有人相信可作出与人类相似行为，却不具备意识的“哲学僵尸”是可能存在的，那么对这些人而言，他心问题就显得尤为尖锐。伊利诺伊州立大学哲学家格雷格·利特曼（Greg Littmann）对意识和他心问题有深入研究，而匹斯堡大学哲学教授科林·艾伦（Colin Allen）则将这个问题与人工智能机器人的相关议题相关联。
对于这个问题，最常见的解答是，人们相信他人具有意识，因为他们观察到他人的外貌和行为与自己相似，因此根据外观和行为的相似性，推断他人在其他方面也具有类似的特征，包括意识。然而，这个解释存在一些问题。首先，这种说法违背了最小化原则，因为解释他人的行为并不需要假设他们具有意识。有些哲学家，例如丹尼尔·德内特在一篇标题为《僵尸的不可思议的荒谬性》（The Unimagined Preposterousness of Zombies）研究报告中反对哲学僵尸理论，他声称给出这个推断的人事实上根本不知道自己所要表达的东西。那些认为"哲学僵尸"是不存在的哲学家普遍认为，人们的行为（包括口头表达）可显现出他们的意识，而我们之所以认为他人具有意识，正是基于这些行为的观察。另一个更直接的解释是，人们相信他人具有意识，是因为他人可以描述他们的经验。

科学研究
多个世纪以来，科学界一直回避意识研究话题，因为意识现象的主观性与客观的科学实验方法难以相协调。1975年，美国心理学家乔治·曼德勒发表了一篇极具影响力的心理学文章，他在文中区分了缓慢、序列化、有限度的意识过程和快速、并行、扩展的无意识过程。1984年科学与宗教论坛（The Science and Religion Forum）年度会议以“从人工智能到人类意识”为主题，呼吁将意识的本质作为研究对象，英国人工智能学者唐纳德·米奇是本次会议的主题发言人。自1980年代开始，一些神经科学家和心理学家开始参与到一个新兴的研究领域“意识研究”，并由此产生了许多实验研究。这些研究发表在各类书籍或学术期刊（例如《意识与认知》、《意识研究前沿》（Frontiers in Consciousness Research）、《精神》、《意识研究杂志》），并有多个团体（例如意识科学研究学会、意识研究学会）定期组织相关会议。
现代医学和心理学常会设计一些心理学实验（例如使用阈下知觉探究知觉的促发效应），并通过案例研究探索创伤、疾病、药物等对意识的影响。总体而言，对意识的科学研究主要基于两个核心概念。其一将意识内容与来自人类受试者的主观经验报告相对应，其二则是基于神经学者和医学研究者对行为失常患者的观察与研究。上述两种概念的最终目标都是建立一种评估人类或动物意识的方法，并借此探究意识的神经和心理机制。

意识的测量
因缺乏普遍认可的操作定义，关于意识的实验研究存在一些困难。在大多数以人类为实验对象的意识实验中，人们的主观报告被视为观察意识内容的手段。例如，当实验参与者持续观察奈克方块时，他们可能会报告自己体验到观察对象在两个3D图像之间的持续变化，尽管实际的刺激源（奈克方块）并未发生变化。意识实验的目标是揭示意识感知（通过参与者的口头报告获取）与大脑活动和行为之间的关系。在某些实验范式，如反应促发中，尽管参与者口头报告没有感知，但他们的行为明显受到刺激的影响。适当的实验设计可以增强促发效应，但同时会减弱对促发的识别（双重分离）。
虽然口头报告通常被认为是最可靠的意识体验来源，但也存在一些问题。首先，如果口头报告被视为一种观察，就像其他科学领域中的实验观察一样，那么口头报告也可能包含错误。然而，很难想象主体为何会对自身经验有错误认知，而且这种错误几乎无法检测。对此，丹尼尔·德内特提出了他者现象学理论，他认为我们应该将口头报告视为可能正确也可能错误的故事，但这一观点尚未被大多数研究者接受。口头报告的另一问题是，这种方法过于依赖语言，因此在不具备语言能力的个体（例如人类婴儿、动物或大脑受损患者）中难以实践。此外，部分哲学家认为，至少在理论上可能存在口头报告与意识体验的完全分离，即存在一种虽无内在意识，却能详细叙述意识体验的哲学僵尸。
尽管在实践中，口头报告被认为是记录意识的最佳来源，但也存在其他用于意识记录的方法。医学领域中，口头报告、唤醒、大脑活动和目的性移动通常被用于测量意识。在研究对象缺乏口语能力的情况下，通常会使用后三种方法。不过，唤醒和目的性移动在意识测量中的有效性存在争议。许多科学研究显示，即使在无意识状态下，人类受试者也可以被诱导出现有目的的行为。此外，关于神经科学中的自由意志的实验研究还显示，受试者执行目的行为的经验有时与实际行为不符，从其大脑记录的电活动模式也不一致。
自我意识是另一种衡量意识的方法，其涉及是否有能力将自己与他人区分开来。美国心理学家戈登·G·盖洛普在1970年代创造了镜子测试法，该方法将动物置于镜子前，观察它们是否能识别出镜中形象为自己，而不是其他动物个体。在经典的实验过程中，实验者会在动物额头涂抹颜色斑点，观察它们是否会尝试触碰或清理该斑点，以此确认动物是否识别出了自己的形象。已经观察到通过镜子测试的动物包括年龄大于18个月的人类、猩猩、宽吻海豚、虎鲸、鸠鸽、喜鹊、大象。

相关神经区
大部分科学研究关注主体的意识报告与其大脑活动之间的关系，大脑中处理意识的最小集合被称为意识相关神经区。这些研究期望发现大脑中的某特定区域，或是某种特定激发模式，并将这些区域或模式与意识认知相关联。对大脑活动的物理性质测量需要用到大脑成像技术，例如脑电图（EEG）或功能性磁共振成像（fMRI）。
另一观点认为，意识的形成可能与大脑中的高频神经震荡（gamma波）相关。这种观点最先于在上世纪80年代由克里斯托夫·冯德·马尔斯堡（Christof von der Malsburg）和沃尔夫·辛格（Wolf Singer）提出，他们认为大脑中的gamma震荡可解决绑定问题，因为该震荡可将大脑不同部分的信息整合为一致的经验。美国神经科学家罗多尔福·利纳斯提出，意识生成于丘脑-大脑皮层经常性共振，丘脑用于接受从外部获取的运动与感知信息，特定的丘脑皮层系统（直接与感知处理相关的部分）负责处理意识内容物，而非特定丘脑皮层系统（中央内侧丘脑）负责提供意识语境，两者透过gamma神经震荡交互，由此形成完整的意识体验。
诸多研究表明，大脑中的初级感官区活动并不足以生成意识：即使大脑相关区域，例如初级视觉皮层（V1）显示出对刺激的清晰的电反应，受试者仍可能作出无知觉的报告。意识的形成似乎需要更高级脑区的参与，尤其是前额叶皮质，它涉及一系列高级感知，例如用作决策与抽象思考的管控功能。有潜在证据表明，“自上而下”的神经活动比“自下而上”的神经活动更具意识的可预测性，即“自上而下”的神经活动更可能生成与维持意识。除了前额叶皮质外，还存在其他可能参与高级神经活动的区域：例如，希腊神经科学家尼科斯·洛戈塞蒂斯与其同事的研究显示出，当有争议的视觉图像展示于双眼前（即出现双眼竞争时的多稳态知觉），大脑颞叶中对视觉刺激有反应的神经元亦反映出视觉知觉。这表明在视觉感知中，颞叶中的某些区域也扮演了重要角色。此外也有研究和实验显示，在处理周边视野时，视觉脑区自上而下的反馈可能更弱或几乎不存在。但尽管如此，人类依旧可以透过自下而上的初级视觉皮层活动感知到周边视野。此外，即使是初级视觉皮层自下而上传导的中心视野信号，也可能会被高级脑区否决：如果视觉感知结果与脑内对外部世界的视觉模型不符，那么自上而下的反馈机制可能会否决这些来自视觉系统的信号，从而导致这些视觉信息不为意识所察觉。
脑内原始的电反应与意识没有相关性，但神经反应调节或许和现象意识相关，它与视觉刺激的一个重要方面——刺激强度存在关联，包括视觉感知到的亮度、对比度等。丹科·尼科利奇（Danko Nikolić)带领的研究团队发现，个体对亮度变化的感知与神经放电率调节和神经协同相关。一项功能磁共振成像研究显示，上述发现仅限于初级视觉区域。也就是说，初级视觉区域中神经放电率及放电同步性变化可能对应了感质（至少是某些特定类型的感质）的神经模式。
2013年，科学家提出了扰动复杂指数（perturbational complexity index，PCI），用以表示大脑皮层对经颅磁刺激电生理反应的算法复杂度。研究表明，当人处于清醒、REM睡眠或闭锁状态时，其扰动复杂指数要高于处于深度睡眠或植物状态的时期。因此，该指数或许可作为意识状态的一种量化标准。
如果假设部份非哺乳动物也具备意识，那么或许可从生物演化角度探索意识的相关问题。例如，如果假设鸟类具有意识（鉴于鸟类广泛的认知能力，许多神经科学家和动物行为学家都持有这种看法），那么透过对比鸟类和哺乳动物的大脑，或许可以发现意识的神经解剖学基础。鸟类的脑结构与哺乳动物有很大差别，如果它们都具备意识，那么其中很可能存在某些共同之处。巴特勒（Butler）等人的研究指出，应用在哺乳动物的一些主要大脑理论似乎也适用于鸟类。哺乳动物大脑中与意识紧密相关的结构也可在鸟类大脑中找到对应物。因此，克里克和科赫，爱德曼（Edelman）和托诺尼，以及科特里尔（Cotterill）提出的大脑理论似乎暗示了鸟类意识的存在。爱德曼还区分了他所谓初级意识（人类和非人类动物所共有的意识特征）和高等意识（仅出现在具备语言能力的人类身上）。不过，前述理论也存在无法与鸟类意识相容的部份。例如，克里克和科赫曾提出哺乳动物中的第5层神经元（layer 5 neurons）在意识形成中扮演重要角色，但因鸟类大脑的形态差异，其中并不存在类似的结构。与之类似，埃克尔斯提出的理论也无法应用于鸟类大脑，因为鸟类大脑中并未发现树突状的相似结构。此外，有关鸟类意识的假说也引发了对爬行动物大脑理论的研究。鸟类和爬行动物的大脑在结构上存在连续性，这或许意味着意识的系统发生历史比多数神经科学家认为的要更加久远。
加利福尼亚大学洛杉矶分校的神经科学家霍阿金·富斯特主张，人类高级意识的形成与前额叶皮质以及与语言能力相关的韦尼克区和布洛卡区密切相关。
2016年的一项研究检查了与昏迷和植物状态相关的大脑区域，指出脑干前背侧的桥脑盖与两个皮层区域——左腹侧岛叶和前扣带皮层的功能连接促成了意识的形成。也就是说，上述三个脑区协作生成意识。

模型
科学界为意识提出了许多模型，阿德里安·多里格（Adrian Doerig）和同事总结了13种意识模型，而阿尼尔·赛斯和蒂姆·贝恩（Tim Bayne）则总结出了22种主要的意识模型。
全局工作空间理论（GWT）是由美国认知心理学家伯纳德·巴尔斯于1988年提出的意识理论。巴尔斯的这个理论将意识比喻为剧场灯光聚焦下的演出过程，作用是聚合来自大脑各处的无意识或自主活动，并将这些活动广播给其它的无意识网络（也即比喻中处于剧场暗处的观众）。该理论后续经由认知科学家斯坦尼斯拉斯·德哈内和莱昂内尔·纳卡什进一步完善。
资讯统整理论（IIT）主张，意识是信息处理过程的副产物，处理的信息在达到一定的复杂度时，意识便会自然生成。该理论的支持者认为，神经元或许能为意识提供物理基础，因为它们的运作机制被用作信息整合。
协调客观还原假说（Orch OR）认为意识产生于神经元内部的量子层面。该机制的核心是一种被称为客观还原的量子过程，基于神经元内微管之间的协调作用。不过，目前的量子理论还未包含该理论所需的量子细节。

功能与演化
针对意识的演化起源，以及此项演化特征是否具备生存价值，学者们仍有不同观点。一些人认为意识是演化的副产物。有关意识的演化起源有以下几种说法：1）意识始见于最早的人类；2）意识最早出现于最初的哺乳动物中；3）意识在哺乳动物和鸟类中独立演化；4）意识最早出现于最初的爬行动物中。也有学者将意识的出现定位在早期动物神经系统出现时期，或脊椎动物出现时期，时间点大约是距今5亿年前的寒武纪。唐纳德·格里芬在作品《动物心灵》（Animal Minds）中提出了意识的渐进演化过程。所有上述意识起源的说法都伴随有意识可能带来的生存价值的讨论。
英国生物学家托马斯·亨利·赫胥黎曾在论文《论动物是自动机假说及其历史》（On the Hypothesis that Animals are Automata, and its History）提出了意识的副现象主义观点，他认为意识只是神经活动的副产物：“就像是火车蒸汽引擎工作时的汽笛声，不会对其他机械部件的造成任何影响”。美国哲学家威廉·詹姆士以文章《我们是自动机吗？》（Are We Automata?）反对赫胥黎的观点，他为心身关系提出了演化论证，认为如果意识的维持与发展是自然选择的结果，那么意识可能不仅仅是受到神经过程影响，它本身或许就具备生存价值。哲学家卡尔·波普尔在《自我与脑》（The Self and Its Brain）中也提出了类似观点。
关于意识处理的主要功能的最新观点认为，现象意识是对原本分离的神经活动与信息处理过程的整合，其被称为“整合共识”（integration consensus）。另一由杰拉尔德·埃德尔曼提出的“动态核心假说”指出，不同脑区之间以大规模并行方式存在的相互连接，形成动态变化的核心。埃德尔曼特别强调了高级意识在人类进化中的重要作用，这种高级意识与人类及其他非人类动物共有的基本意识有所不同，从而表现出人类与其他动物的不同之处。意识的集成功能为两个传统问题（区分和整合）提供了答案：借助意识，人类能够区分无数从感官获取的场景和细节，同时通过意识将这些独立的信息融合为一个整体，使经验被感知为一个整体。然而，我们尚不清楚哪些类型的信息需要通过意识来整合，哪些信息可以在没有意识的情况下整合。此外，意识在整合过程中的具体作用机制也还未被完全理解。因为显然，并非所有的信息都需要意识进行传递，例如与持续性植物状态、反射、无意识相关的神经活动以及低级别感知分析等。并且许多类型的信息可以在无意识的情况下传播并与其他信息结合，如腹语效应等感官间的交互现象。因此，仍不清楚为何在特定信息的整合中需要有意识的参与。
此外，即使是确信意识已有充分定义的学者，他们对于除人类以外还有哪些动物具备意识仍存在许多争论。埃德尔曼明确提出，人类和其他动物都拥有初级意识，这使得确定意识的演化时间点和特性变得更加困难。有些科学家认为意识是一种适应性特征。约翰·埃克尔斯（John Eccles）在论文《意识的演化》中提出，意识起源于哺乳动物大脑皮层的解剖结构和生理特性。彼得·卡拉瑟斯进一步指出了意识的潜在生存优势，个体可以透过意识区分外在世界的表象和真实状况，由此避免被感官欺骗（例如，意识到前方的水源可能只是一个错觉），或者通过观察其他个体的行为特征，做出符合自身利益的合作或欺诈行动。
然而，也有哲学家提出，意识或许并不能为演化过程提供功能优势。他们以哲学僵尸为例论证自己的观点，指出如果两个个体的行为相同，那么是否具备意识并不能为演化带来任何优势。因此，有人提出，意识并非是演化的结果，而是其它演化功能（例如增长的脑容量或大脑皮层重整）的副产物。他们将意识比作是视网膜上的盲点，其并非视网膜的演化适应，而只是由轴突特定排列方式导致的现象。史蒂芬·平克、乔姆斯基、埃德尔曼、萨尔瓦多·卢瑞亚等学者认为，人类语言的出现有助于记忆和学历能力的调控，并有助于高级意识的发展。

意识的改变状态
在某些情况下，大脑似乎会失去意识，比如在无梦睡眠或昏迷状态下。此外，还存在多种意识改变的情况，例如在酒精或药物的作用下，或是因为大脑受损而导致的意识异常。这些意识改变的状态伴随着思维的变化，扰乱了对时间的感知，导致控制力缺失或情绪变化。此外，还可能导致身体图像的改变以及对事物意义和重要性的认知变化。
最常见的两种意识改变状态是睡眠与梦。虽然从外部观察，人在无梦睡眠和有梦睡眠时看起来很相似，但它们在大脑活动模式、代谢行为和眼球运动方式上有显著的不同，这表明人在这两种状态下有着不同的经验和感知。从无梦睡眠中唤醒的受试者只能报告模糊、粗略的思维概况，其经验无法形成连续的叙事。而从梦境中唤醒的受试者则可以报告更加详细的意识体验，其中事件更具连续性，不过也可能会被一些古怪离奇的梦中事件中断。梦境过程的思维呈现出更高的无理性程度，但无梦和有梦状态都伴随着记忆的快速消退：从无梦睡眠中醒来时，睡眠时的思维内容会在数秒内消失，而从梦境中醒来时，如果没有刻意刷新记忆，梦境相关的回忆会在几分钟内消失。
有研究者指出，病患在部分癫痫发作时的体验可能是一种意识的改变状态。部分癫痫发作时，意识的某些方面受损或缺失，而另一些方面（一般是自动行为）不受影响。相关测量显示，患者在癫痫发作时表现出更高的警觉程度，其注意力完全沉浸在发作所带来的体验中，从而表现出无法专注、注意力转移的现象。
酒精和多种药物都有可能对意识产生影响。这些药物包括包括用作钝化知觉的镇静剂、增强感官体验的兴奋剂、大麻、神入感激发剂与放心药MDMA，以及致幻剂。致幻剂包括LSD、麦司卡林、赛洛西宾、N,N-二甲基色胺等，一些使用这类药物的人声称药物使用体验具有神秘的精神特质。与酒精相比，这类药物对大脑的影响尚未完全明确，但有潜在证据显示可能与神经递质血清素相关。
还有研究指出，瑜伽和冥想也会影响意识。研究者发现，冥想时的脑波模式与日常反思时有所差别。然而上述结论还存在争议，因为还没有足够证据表明在冥想状态下，意识的生理状态是否有显著差异。
美国心理学家查尔斯·塔特在1960-70年代详细研究了意识的改变状态。他将意识视为多种过程的组合，这些过程包括：外向感知（例如观察外部世界）、内向感知（感知身体部位）、输入处理（理解所见之物的意义）、情绪、记忆、时间感知、评估与认知处理、运动输出（对外部事件作出的动作反应与行为表现）、与环境的交互。塔特认为，所有这些过程都可能会因药物或其他方式而发生变化，但这些观点并未得到经验研究的充分证实。近期的问卷研究表明，药物影响下的意识改变状态包含以下11种特征：对统一体的体验、灵魂体验、幸福感、洞察力、出体、感知与控制力缺失、焦虑、复杂意象、基本意象、音画联觉、感知意义扭曲。

医学实践
医学主要关注因大脑病变、受损、中毒或药物作用导致的意识损伤，并倡导对意识进行概念划分，以此为指导辅助治疗。在医学实践中，常会评估患者的意识存留水准：最低级别是昏迷和脑死状态，而最高级别则表现为完全清醒和有目标的反应行为。
对意识的研究尤其受到神经学家和麻醉师的关注。意识障碍患者可能需要麻醉后才可进行手术，相关方法可以是引导患者入睡、实施全身麻醉或药物引导昏迷。意识也是生物伦理学的关注重点，例如在卡伦·安·昆兰案例中，患者因过度服药陷入昏迷，脑部受损成为植物人，最终她的父母请求移除她的呼吸机，让她能够自然地离世。此外，神经科学家也期望能从意识受损的病例中获知大脑的工作原理。

意识评估
在医学中，对意识评估（consciousness assessment）的过程被称为神经心理测验。有两类评估患者意识水准的方法，其一较为简易，而另一种则需要更高的专业技能。简易的意识评估方法如下：首先评估患者是否有移动能力，是否对外部刺激有反应。如果上述情况得到确认，接下来会进一步评估患者是否能够对问题和指令做出有意义的回答。如果这一步也能顺利完成，测试者将提问患者的姓名、当前位置以及日期时间。如果患者能够准确回答上述问题，就会被描述为"A&Ox4"，意味着他们具有完全的意识状态（consciousness state）或意识水平（consciousness level）。
另一类较为复杂的意识评估方法被称为神经学检查，通常是由神经医师在医疗机构中施行。其中一种形式是进行一系列预定的测试，从感官反射开始，逐步增加复杂度，直至测试语言的准确应用。检查结果最终由格拉斯哥昏迷指数作出量化，指数数值在3-15之间，其中3-8代表昏迷，而15则代表完全清醒的意识状态。格拉斯哥昏迷指数有三个子指数，分别衡量运动反馈（从“无运动反馈”到“遵循指令”）、睁眼反馈（从“无睁眼”到“自发睁眼”）以及言语反馈（从“无语言反馈”到“能自主交谈”）。此外还有儿科格拉斯哥昏迷量表，用于评估儿童的意识状态。
2013年，科学家发展出了一种新的意识评估方法，借由对大脑发送磁脉冲，检测随后的脑电波变化，并根据脑电波的变化模式将其对应至不同的意识指数。

意识障碍
在医学中，意识受到抑制的状况被称为意识障碍（又称脑雾）。意识障碍的范畴不仅涵盖了最小意识状态和持续性植物状态，有时还包括了对意识影响较轻的闭锁综合征和更加严重的持续昏迷。对不同意识障碍的鉴别诊断是当前医学研究重点。脑死亡可导致意识的不可逆的丧失。尽管其他一些疾病也可能导致意识损伤（失智和谵妄）或短暂中断（强直-阵挛性发作和癫痫性失神），但它们并未被纳入意识障碍的范畴。

如今由越来越多医学专家将病感失认视为一类意识障碍，病感失认患者否认自己的行为障碍是源自某种疾病（例如中风、阿兹海默症、创伤后应激障碍等），或认为自己完全没有任何行为障碍。比较常见的一类状况出现在因中风导致大脑右半球顶叶损伤时，患者可能出现半侧空间忽略病症，导致他们难以感知和处理位于身体一侧的感官信号。在这种情况下，患者可能会出现左侧身体瘫痪，但有时会否认自己无法移动这些身体部位。当问及与症状直接相关的问题时，患者可能会回避直接回答，甚至提供不合常理的答案。患者有时甚至无法认识自己的瘫痪一侧躯体，例如在一个案例中：患者在床上躺下后，多次尝试将瘫痪一侧的右腿扔出床外，当被问及他在做什么时，他会回答说有人在他的床上放了一条死人的腿。安东综合征是另一种严重的病感失认：失明者坚称自己仍然能够看见外界事物，尽管没有证据能够证明自己能够看得见东西。

其他意识
人类儿童
根据美国哲学家威廉·莱肯所定义的八种意识类型，部分类型在婴儿尚未出生时便能检测到，而另一部分则是在其出生后才逐渐发展。心理学家和教育家威廉·福克斯（William Foulkes）对儿童的梦境进行了研究，他认为在认知成熟（大约在5到7岁）之前，儿童缺乏莱肯所定义的"内省意识"以及福克斯所描述的"自我反思"。在2020年的一篇论文中，美国发展心理学家凯瑟琳·纳尔逊和罗宾·菲乌什使用了"自传意识"这一概念来表达福克斯的观点，并认同他对这一发展阶段时间的定义。纳尔逊和菲乌什表示，“语言作为一种工具，是构建人类独有的'自传意识'的关键要素。”美国心理研究者朱利安·杰恩斯也曾在数十年前提出类似看法。纳尔逊和菲乌什强调了获得"心智理论"的重要性，他们认为心智理论是获得"自传意识"的必要前提。他们并将心智理论定义为“理解自己与他人在信仰、愿望、情绪和思想方面的差异，从而认识到自己与他人心智上的差别”的能力，并写道，“心智理论的形成标志是对错误信念的理解，这通常在5到6岁后出现。

非人动物
对于除人类以外的动物意识的研究存在诸多困难。动物缺乏人类所熟知的语言能力，因此无法用言语向人类传达自身经验。但对其意识的否认也是不明智的，因为一旦否认动物具有意识，那么也就暗示了它们无法感受、它们的生命毫无价值，从而得出伤害动物不构成道德错误的结论。例如，笛卡尔有时被责备应对动物虐待负有责任，因为他提出只有人类才拥有非物质心灵。许多人相信部分动物（例如猫和狗）具备意识，而另一些动物（例如昆虫）不具备意识。然而这种信念并没有坚实基础，通常只是基于个人与特定动物的互动经验。

认为主观经验是意识本质的哲学家们相信，动物意识的本质或许永远也无法得到准确理解。美国哲学家托马斯·内格尔就此难题写下了著名论文《成为一只蝙蝠可能是什么样子？》。内格尔在此文中提出了一个关键论断：当且仅当一个有机体具有作为那个有机体是什么样（对于那个有机体来说是什么样）的经验时，它才具有有意识的心理状态。因此，他认为无论我们对蝙蝠的大脑结构和行为有多么详尽的理解，将自身代入蝙蝠的心灵，并从它们的视角经验世界仍是不可能的。不过，也有一些科学家对此持有不同意见，例如美国学者侯世达指出了内格尔论证的不连贯问题。一些心理学家和动物行为学家主张，部分动物的行为展示出它们对自身无法直接感知的事物抱有信念，这表明动物也具备意识。美国动物学家唐纳德·格里芬在其2001年作品《动物心灵》中展示了关于上述观点的诸多证据。

2012年7月7日，来自各国的杰出科学家齐聚剑桥大学出席弗朗西斯·克里克纪念大会，会议讨论了人类意识以及动物中的前语言意识问题。会后，出席者在史蒂芬·霍金的主持下签署了《剑桥意识宣言》，霍金表示：我们决定达成一项非科学性共识，并向公众发表声明。显然，与会者一致认为动物具备意识，然而这一观点并不被世界其他地区的人们普遍接受。无论是在西方世界还是远东地区，这一观点尚未成为广泛共识。因此，从社会角度来看，这个问题尚未得到广泛认同。该宣言提出：辐合证据显示出非人类动物……，包括所有哺乳动物和鸟类，以及其他一些动物，……拥有支持意识存在的必要神经基础，并具备展现有意图行为的能力。

人工智能
对人工意识的探讨历史久远，许多神话传说都涉及这一主题。例如，古罗马诗人奥维德在《变形记》中记述了雕刻家皮格马利翁的故事，故事中皮格马利翁的雕刻作品被赋予意识，成为了与人类相似的生命体。类似地，在中世纪犹太魔像传说中，也描绘了人们通过塑造陶土创造出人工生命何蒙库鲁兹的情节。对于机器意识的现代探讨最早可以追溯到英国诗人拜伦之女爱达·勒芙蕾丝，她在1842年有关查尔斯·巴贝奇分析机的文章中提出了现代计算机的雏形。然而，勒芙蕾丝并不认分析机可以创造意识：最好不要夸大分析机的能力……这种机器不具备对事物的意图，它只能完成我们所知可以让它完成的任务。它可根据规则进行分析，但没有能力预测任何分析关系或揭示真理。因此，它的功能是在我们已经熟知的领域中为我们提供协助。
针对人工意识，最具影响力的贡献来自英国数学家阿兰·图灵发表于1950年的论文《计算机与智能》。文章开篇，图灵首先否认了界定术语的意义，他认为即便是“机器能思考吗？”这类问题也搭载了太多值得怀疑的内涵。因此，他主张将所有对于人工意识的问题转化为一种可实际操作的测试，其被后人称为“图灵测试”。一个计算机程序只有在能够与人类展开对话，并且不被识别出它的机器身份，那么才可称为有意识。图灵在论文中列举了可能的反对意见，并逐一进行了反驳。图灵测试常被作为鉴定人工意识的标准，并成为众多哲学家讨论的议题。例如，美国哲学家丹尼尔·德内特和侯世达主张任何通过图灵测试的程序都可被认为具有意识，而澳大利亚哲学家戴维·查尔莫斯则称，所谓“哲学僵尸”亦可通过此类测试，但其并不具备意识。另一些哲学家认为，随着科技发展，一旦机器开始展现潜在的出与人类相似的意识迹象，那么意识与非意识的二元区分将不再适用。而那时机器自主性议题将占据主导地位，这一趋势在近代工业和科技发展中已初露端倪。德国计算机科学家于尔根·施密德胡伯提出，意识是智能体对周围环境中反复出现信息的压缩形式。

针对“强人工智能”可产生意识的说法，美国哲学家约翰·瑟尔提出了“中文屋”实验作出反驳。不过，他同时认可可能会出现一种“弱人工智能”，其程序可以被设计成模仿意识状态。瑟尔的观点是，意识具有主观的、第一人称的特性，其源自人类大脑生物学层面的运作。尽管人脑可以执行计算，但它的计算方式与计算机程序在本质上是不同的。瑟尔对“中文屋”的表述如下：一个对中文一窍不通，只说英语的人被关在一间只有一个开口的封闭房间中。房间里有一本用英文写成的手册，指示该如何处理收到的中文讯息及如何以中文相应地回复。房外的人不断向房间内递进用中文写成的问题。房内的人便按照手册的说明，寻找合适的指示，将相应的中文字符组合成对问题的解答，并将答案递出房间。在这个案例中，房间里的英语使用者的行为就如计算机程序。瑟尔表示，尽管房间内的人可以准确地处理中文，却并非真正理解输入和输出的含义。假设外界用英文提问并获得英文回答，那么因为房间内的人了解英文，他可以不依赖手册直接生成回答。在使用中文和英文的情况下，房间里的人都可通过图灵测试。然而，他只有在使用英文时才能真正具备意识，使用中文时通过图灵测试只是得益于程序对句法的正确处理，而语法并不能直接产生语义。
瑟尔的这篇论文在人工智能研究领域造成了巨大影响。然而，关于机器意识相对于人脑而言所缺乏的特质，瑟尔并没有明确阐述，他只是模糊地提到了大脑拥有的某种机器所不具备的“因果能力”。其他赞同瑟尔基本观点的人还提出，如果要说机器具备意识，它除了能通过口头图灵测试外，还应当通过机器人版本的图灵测试。这种测试基于机器人的感官能力，使其能够对其言语所涉及的事物进行分类和互动，实现与人类相似的图灵不可区分性（Turing Indistinguishability）。图灵级机器人学（Turing-scale robotics）是体化认知和情境认知的一个经验主义分支。
在2014年，研究者维克托·阿尔戈诺夫（Victor Argonov）提出了一种不依赖于图灵测试的方法，用于检测机器是否具备意识，这个方法是基于机器产生哲学判断的能力。阿尔戈诺夫提出，如果机器可以对意识的属性难题（例如感质和绑定问题）作出明确回答，并且其事先并未内在编码哲学知识、没有在学习过程中吸收哲学讨论，记忆中也没有来自其他生物的信息模型（这类信息模型可能包含或暗示关于此生物体的意识内容），那么就能认为机器通过了这个测试。不过，这个测试只能用于确证机器具备意识，而不能用作否定意识存在的依据。通过测试可以认为机器具备意识，但未通过测试并不能说明机器不具备意识，因为机器未通过可能是因为其智力不足，而不一定是缺乏哲学判断力。

注释
参见
意识上传

参考文献
延伸阅读
外部链接

 维基词典中的词条“consciousness”
 维基教科书中有关Consciousness Studies的文本
Gulick, Robert Van. Consciousness. 扎尔塔, 爱德华·N  (编). 《斯坦福哲学百科全书》.
Consciousness. 《互联网哲学百科全书》.


明尼阿波利斯

明尼阿波利斯（英语：Minneapolis）是美国明尼苏达州最大的都市，该州东南部亨内平县的县治。该市位于密西西比河的两岸，明尼苏达河与密西西比河汇流点以北，紧邻明尼苏达州首府圣保罗，两市合称“双子城”，一同构成明尼阿波利斯—圣保罗都会区的核心。该都会区拥有约380万居民，位列美国第14大都市区。在2014年，明尼阿波利斯城市人口估计为407,207人，是美国第46大城市和明尼苏达州最大的城市。
明尼阿波利斯是一个水资源丰富的城市，拥有20处湖泊和湿地、密西西比河河滨，以及众多的溪流与瀑布。
明尼阿波利斯在历史上曾是世界的面粉工业之都和重要的伐木业中心，如今，该市仍然是芝加哥与西雅图之间广阔区域最重要的商业中心。明尼阿波利斯也拥有众多吸引着创作者与观众的文化机构，涉及戏剧、视觉艺术、文学和音乐各个领域，其中著名的格斯里剧院是纽约百老汇以外的地方剧院的先驱。该市还拥有多样化的人口，长期以来形成了通过公共社会改良规划或私人的善举来支持慈善事业的传统。明尼阿波利斯也是公共园林系统的典范，每个家庭到公园的距离都在800米之内。
该市名称“Minneapolis”的命名者是该市第一位学校教师，他将拉科塔语中表示水的词“mni”和希腊语表示城市的词“polis”组合成该市的名称。明尼阿波利斯的绰号是“湖城（City of Lakes）”和“面粉城（Mill City）”。

历史
在1680年法国探险家到达这里之前，唯一的居民是达科他苏人。1819年，美国陆军在此修建斯内灵堡，带动了该地区的发展。达科他人的姆戴瓦坎坦分支被迫将他们的土地出售给政府，好让从东部来的移民定居此地。1856年，明尼苏达立法机构承认坐落于密西西比河西岸的今天的明尼阿波利斯具有镇的地位。1867年，明尼阿波利斯通过合并成为一个城市，这一年连接明尼阿波利斯和芝加哥的铁路开通，1872年又并入了东岸的圣安东尼市。

明尼阿波利斯环绕着密西西比河上唯一的瀑布——圣安东尼瀑布发展起来。磨坊主自从公元前1世纪就有开始利用水力的传统。在早期，明尼苏达北部的森林提供了伐木业的资源，该市则利用瀑布的水能兴建了17个锯木厂。到1871年，河流的西岸已经拥有23个企业，包括面粉厂、毛纺厂、炼铁厂、铁路机械厂、棉纺厂、造纸厂和刨木厂。到1905年，明尼阿波利斯几乎出产全美国10%的面粉。在生产高峰年份，仅仅华斯本"A"面粉厂一个厂家每天就能生产出足供制造1200万块面包的面粉。
在1950年代和1960年代，作为市区重建计划的一部分，该市将横跨25个街区（占市中心的40%）的大约200座建筑夷为平地，摧毁了整个盖特韦区，以及包括都会大厦在内的许多著名建筑。保存这些建筑的努力失败了，但却引发了该州公民对历史遗产保护的兴趣。

2020年5月，该市发生员警疑似执法过当而导致民众死亡的争议，引起一连串的示威和抗议活动。

地理与气候
多水是明尼阿波利斯主要的地理特征，这是约一万年前末次冰期带给该地区的影响，它的历史与经济发展都与水密切相关。源于退缩冰川和阿加西湖的冰源河将密西西比河床切断，形成了这条河上唯一一条瀑布——圣安东尼瀑布，这对于明尼阿波利斯早期定居者的生存十分重要。该市坐落于自流含水层和平坦地带之上，总面积为151.3平方公里，其中6%都是水域。
明尼阿波利斯市中心恰好位于北纬45°线南侧，该市海拔最低处为209米。

明尼阿波利斯的气候是美国上中西部气候的典型。冬季严寒并且干燥，而夏季温暖，有时炎热，而且常常很潮湿。根据柯本气候分类法，明尼阿波利斯属于夏季炎热的湿润性大陆气候。各种天气情况都会在该市发生，包括雪、冰雹、冰、雨、雷暴、龙卷风、雾等等。由于地处美国北部的位置，并且缺少大型水体缓和空气，明尼阿波利斯在冬季经常遭受寒冷的北极气团的袭击，尤其是在12月、1月和2月。明尼阿波利斯-圣保罗都市区的年平均气温为7.9 °C（46.2 °F），成为美国本土年平均气温最低的都市区。
冬季寒冷而漫长，潮湿，日照少，日最高气温低于−10 °C（14 °F）的平均日数为16天，日最低气温低于−20 °C（−4 °F）的平均日数为14天，低于−25 °C（−13 °F）的有3.2天；夏季相对炎热潮湿，日最高气温超过30 °C（86 °F）的日数年均有29天，35 °C（95 °F）以上的有2.6天。最冷月（1月）均温−8.8 °C（16.2 °F），极端最低气温−41 °C（−41 °F）（1888年1月21日）。最热月（7月）均温23.5 °C（74.3 °F），极端最高气温42 °C（108 °F）（1936年7月14日）。无霜期平均为165天（4月26日至10月7日）；可测量降雪平均期为11月2日至4月9日。年均降水量约803毫米（31.62英寸），年极端最少降水量为293毫米（11.54英寸）（1910年），最多为1,097毫米（43.17英寸）（2019年）。年均降雪量为130厘米（51.2英寸）；1930–31年的降雪量最少，积累降雪量只有36厘米（14.2英寸），1983–84年的降雪量最多，积累降雪量为250厘米（98.6英寸）。

人口
明尼阿波利斯的居民极为多样化，祖先来自五个大洲。在1850年代和1860年代，明尼阿波利斯的新移民来自新英格兰和纽约，1860年代中叶，新移民来自北欧瑞典、挪威和丹麦。后来，新移民来自德国、意大利、希腊、波兰和东南欧。来自俄国和东欧的犹太人起初主要聚居在该市北部，在1950年代和1960年代大批移居到西郊。亚洲裔来自中国、菲律宾、日本和韩国。有2个族群曾经暂时被美国政府重新安置：1940年代的日本人，和1950年代的印第安人。1970年以后，亚洲裔来自越南、老挝、柬埔寨和泰国。从1990年代起，大批拉丁美洲裔人口和非洲难民（尤其是索马里难民）来到该市。
进入21世纪前后，明尼阿波利斯仍然延续了欢迎新移民的传统。在1990年到2000年之间，该都市区在国外出生的居民增长了127%。

2005年，美国人口统计署估计明尼阿波利斯的人口为372,811人，比2000年下降了2.6%。都市区议会估计2005年人口为387,711人，，2006年为387,970人。 1950年以前，人口持续增长，峰值达到521,718人，此后直到1990年前后，由于居民向郊区迁移造成人口持续下降。黑人、亚洲裔和西班牙裔的人口有所增长。现在非白人占总人口大约五分之一。
与2005年美国全国平均水平相比，明尼阿波利斯的白人、西班牙裔、老年人和失业者比重较低，而18岁以上人群和大学程度以上者比重较高。
与2000年相比，该都市区的统计数据趋于离散，改换职业的比例较高，年轻人和白人较多，失业率较低。少数民族在教育方面落后于白人，只有15%的黑人和13%的西班牙裔拥有学士学位，而白人拥有学士学位的比例达到42%。明尼阿波利斯的生活水准仍在上升，收入水平是美国中西部最高的，但是黑人家庭收入的中值（$17,000）低于白人家庭。黑人和西班牙裔居民拥有房屋的比例只有白人的一半，三分之一的亚洲裔人口生活在贫困线以下。

经济
今天，明尼阿波利斯的经济基础是商业、金融、铁路与公路运输、医疗、工业，以及出版、面粉、食品加工、形象艺术、保险、和高科技产业。工业产品包括面粉、金属、汽车、化工、电子产品、电脑、精密医疗设备机械。

财富500强中有5个公司的总部设在明尼阿波利斯：塔吉特百货公司（Target Corporation）、美国银行公司（U.S. Bancorp）、可赛能源公司（Xcel Energy）、Ameriprise Financial和Thrivent Financial for Lutherans。列入财富1000强的则有PepsiAmericas、Valspar公司和唐纳德森公司（Donaldson）。塔吉特百货公司是从尼科尔大道上1902年开设的乔治·戴顿商店发展而来嘉吉食品公司（Cargill）、通用磨坊食品公司（General Mills）等公司有时也被认为是明尼阿波利斯的企业，尽管它们是设在郊区。
2005年，明尼阿波利斯在交通问题的解决、医学试验、大学研究与开发经费、工作人口拥有的高等学位、无线局域网的利用，以及能源节约等方面，都远远超过全国平均水准。大众科学（Popular Science）将明尼阿波利斯称为美国的“高科技城市”。2006年，明尼阿波利斯在《吉卜林个人理财》（Kiplinger's Personal Finance）投票中列为全美最佳居住城市的第2名和年轻专业人士的“最酷7城”之一。
双子城地区的年生产总值达到1485亿美元，贡献明尼苏达州州生产总值的63.8%，人均收入排名美国第14位。这一地区正在从2000年全国不景气中恢复过来，2005年个人收入增长了3.8%，不过还是低于全国平均水平（5%）。该年第四季度，该市的就业率回到最高水平。
明尼阿波利斯联邦储备银行（及其设在赫勒拿 (蒙大拿州)的支行）服务于明尼苏达、蒙大拿、北达科他、南达科他，以及威斯康星州和密歇根州的部分地区。这是联邦储备银行12个联邦储备区中最小的一个，经营一个全国性支付系统，监督会员银行和银行控股公司，扮演美国财政部的银行家角色。 明尼阿波利斯谷物交易所成立于1881年，坐落在河畔，是硬质春小麦期货和期权唯一的交易所。

艺术
明尼阿波利斯是美国第三大戏剧市场，人均拥有的剧院则仅次于纽约市，居美国第二位，拥有Theatre de la Jeune Lune、幻想剧团、丛林剧团、混血儿剧团、日蚀剧院、Brave New Workshop、明尼苏达舞蹈剧团、Theater Latté Da，和儿童剧团。 1965年，法国建筑师Jean Nouvel为位于明尼阿波利斯的另一个百老汇——格斯里剧院（Guthrie Theater）设计了一座三层舞台的新建筑明尼阿波利斯收购并修复了亨尼平大道上的欧菲姆（Orpheum）、州立和潘特吉斯（Pantages）剧院以及电影院，现在用作音乐会
明尼阿波利斯拥有为数一打的大型的艺术、文化、科学与历史博物馆，还有一些较小的美术馆、博物馆，4个大型的芭蕾舞、舞蹈和民间舞团体，以及电影摄制者团体，和无数的戏剧团体。

明尼阿波利斯艺术协会位于明尼阿波利斯市中心的南部，建于1915年，是一个巨大的美术馆，其永久收藏达到100,000件。其扩建部分由Michael Graves设计，完成于2006年，拥有更宽敞的空间，展出当代与现代作品。靠近市中心的沃克艺术中心在2005年将规模扩大了一倍。魏斯曼艺术博物馆（Weisman Art Museum），由弗兰克·盖里为明尼苏达大学设计，在1993年开放。其扩建部分也由盖里设计，预期在2009年投入使用。
王子是明尼阿波利斯最著名的音乐家之一。

体育
美国职棒大联盟：明尼苏达双城队
美国国家篮球协会：明尼苏达灰狼队
国家女子篮球联盟：明尼苏达山猫
国家美式足球联盟：明尼苏达维京人队

政府
早期的明尼阿波利斯曾经有过一个政府腐败、犯罪猖獗的时期，直到1900年代中叶的经济低迷时期。自从1950年以后人口下降，大部分市区对城市复兴和道路修建无动于衷，这导致了一种“垂死与安宁”的环境。1990年代以后经济复苏，但是犯罪率也有所上升。1999年以后的4年中凶杀案数量有所增加，到2006年达到历史最高点。

明尼阿波利斯是明尼苏达民主农民劳动党的大本营。明尼阿波利斯市议会代表该市的13个区，拥有最高权力。在其13个席位中，明尼苏达民主农民劳动党占据12席，另外一席归属明尼苏达绿党。2007年的市长R.T. Rybak属于明尼苏达民主农民劳动党。市长担任警察首长。
明尼阿波利斯警察署不顾被批评为“种族歧视”，从纽约市引进了一个派遣警察前往高犯罪地点的计算机系统，导致主要犯罪案件下降。政治家们解释这样做的理由和行动方案，包括增加警员数目，使青年人不再结伙吸毒，而是去帮助贫困家庭。2007年，该市投资公共安全设施，雇用了40多名新警员，和新警察署长Tim Dolan.
Betsy Hodges
加拿大和挪威在明尼阿波利斯设立永久性的领事馆。丹麦、厄瓜多尔、芬兰、法国、德国、英国、危地马拉、韩国、荷兰、罗马尼亚和瑞典在此设立荣誉领事。

教育
明尼阿波利斯的公立初等与中等教育系统共招收36,370名学生，学区管理大约100所公立学校，包括45所小学、7所初中、7所高中、8所特殊教育学校、8所另类学校、19所契约另类学校（contract alternative school）、5所特许学校（charter school）等。教育署从州立法机关得到授权，负责制定政策，选择学校负责人，监督学区的预算、课程、人员和设施。在家说90种不同语言的学生们使用英语、苗语、西班牙语和索马里语。除了公立学校以外，该市还拥有超过20所私立学校、学院和大约20所附加特许学校（additional charter school）。
明尼阿波利斯的学院区以明尼苏达大学为主，那里拥有超过5万名在校学生，20个学院。该校成立于1851年，起初是一所预科学校，今天以工程学、应用数学、管理学、卫生学和经济学著称，设有140多个研究机构。

交通
在明尼阿波利斯-圣保罗地区，有一半的居民在他们所居住的城市里工作。大多数居民驾驶小汽车，但是在市中心工作的16万人中有60%的通勤者采用每人单独驾驶一辆汽车以外的手段。替代的交通方式受到鼓励。大都市理事会的Metro Transit，经营该市的轻轨系统和大部分公共汽车，对于可能偶尔遭困的通勤者，例如夜间工作者，通过“保证乘车到家”计划，提供免费旅行凭证来消除他们的担心。。Hiawatha轻轨列车每天运送34,000 riders，将明尼阿波利斯-圣保罗国际机场（MSP）、美国购物中心（Mall of America）和市中心连接起来。大部分线路是在地面行驶，但是也有一部分在高架轨道上运行（包括富兰克林大道站和湖街站），大约2英里（3.2公里）的线路在地下行驶，包括位于机场的林白地铁总站。到2009年末，线路将向西延伸四分之一英里，在标靶球场（Target Field）新建明尼苏达州双子城的总站。计划修建的中央走廊（Central Corridor）轻轨经过大学大道，将明尼阿波利斯市中心、明尼苏达大学和圣保罗市中心联结起来，预期2014年完成。北极星走廊全长40英里，从大湖，通过北郊，终止于将在2009年12月开放的，位于标靶球场的多式联运联运总站。
明尼阿波利斯拥有一个庞大的“高架路系统”，这是长达11公里的封闭的玻璃行人天桥，将市中心的80个街块连接起来。二楼的餐馆和零售店连接到在平日开放的这些通道。
出租车条例规定，到2009年，10%的地方要方便轮椅通行，并使用替代燃料或燃料效率高的车辆。从2011年开始，该市对343出租车的限制将被解除。

在美国骑自行车上下班者比例最高的城市中，明尼阿波利斯排名第四位。每天，该市有上万名骑自行车者使用自行车专用道，其中许多人是在冬天骑车。公共工程局将自行车专用道系统从Grand Rounds扩建到56 英里（90 公里），of off-street commuter trails包括市中心林荫道、轻轨自行车径、凯尼尔沃思自行车径、雪松湖自行车径、和沿着密西西比河的西河花园路自行车径。明尼阿波利斯还在街道上开辟了34 英里（54 公里）的自行车专用道，通过在汽车上装备自行车架和提供在线自行车地图，来鼓励人们骑自行车。许多自行车专用道和桥梁（例如石拱桥），都是利用了过去的铁路线改建而成，供自行车和行人使用。2007年，《福布斯》杂志引证了该市的自行车专用道、公共汽车和轻轨，将明尼阿波利斯列为世界第5清洁的城市。
明尼阿波利斯-圣保罗国际机场（MSP）占地13.7 平方公里，位于该市东南方，介于明尼苏达州5号公路、77号公路、62号公路和494号州际公路之间。该机场开通3条国际航线、12条国内航线、7条包机航线和4条地区航线，并且是达美航空公司、梅莎巴航空公司和阳光乡村航空公司（Sun Country Airlines）的枢纽和总部。
在芝加哥和西雅图之间运营的美国国铁的帝国创始者号（Empire Builder）火车，每天停靠在附近的圣保罗中途车站。连接市中心和大湖的通勤铁路线“北极星走廊”于2009年开通，它利用现有铁路轨道，预计每日运送5000名通勤乘客。

宗教与慈善团体
明尼阿波利斯地区的原住民达科他人普遍相信鬼魂，对并非所有的欧洲移民都信奉宗教感到惊讶。今天的明尼阿波利斯拥有超过50个教派和一些著名教堂，那些渊源于新英格兰地区的大部分是新教教派、贵格会和普救派。该市最古老的持续使用的教堂是位于尼科尔岛的天主教露德圣母堂，1856年由普救派所建，此后不久被法国天主教会获得。明尼阿波利斯的第一个犹太社团Shaarai Tov成立于1878年，1902年在东岛建造了犹太会堂，1920年起称为以色列圣殿（Temple Israel）。东正教圣母主教座堂创建于1887年，在1897年刊办了一所传教学校，在1905年创办了美国第一所俄罗斯东正教神学院。教宗庇护十一世命名了美国第一座宗座圣殿，位于Loring Park附近的天主教圣母圣殿。

从1940年代末到2000年代大约40年中，葛培理布道协会（Billy Graham Evangelistic Association）、《抉择》杂志，和寰宇电影公司（World Wide Pictures）的总部都设在明尼阿波利斯。著名的五旬节派电视福音布道家金贝克（Jim Bakker）和妻子泰米·菲尔（Tammy Faye）在明尼阿波利斯神召会开设的美国中北大学（North Central University）相识，在1980年代开始进行面向1350万个家庭的电视布道，主持“赞美主”（Praise the Lord）电视频道。明尼阿波利斯西南部的橄榄山路德会教堂现在拥有6,000名活跃的成员，是世界上最大的路德会堂会。位于朗费罗社区的路德会基督教堂，是建筑师埃利尔·沙里宁（埃列尔·萨里宁）的最佳作品之一。这个堂会后来又增建一座校舍，由他的儿子埃罗·沙里宁负责设计。
慈善事业是社区生活的重要部分。明尼阿波利斯-圣保罗地区有超过40%的成年人献出时间担任义工，这一比率是全美国最高的。天主教慈善组织（Catholic Charities）是当地最大的社会服务提供者之一美国难民委员会每年援助10个非洲、巴尔干和亚洲国家的100万难民和无家可归者。虽然明尼阿波利斯没有顶级的企业，但是《商业伦理》（Business Ethics）却将总部设在明尼阿波利斯，它是“Corporate responsibility officers”杂志的前身。明尼苏达州最古老的基金会，明尼阿波利斯基金会投资和管理超过900项慈善基金，联系捐赠者与非赢利机构。整个都市区慈善捐款总数的13%捐献给了文化艺术事业。近来扩建的文化设施估计耗资10亿美元，其中大部分都来自私人捐助。

医疗与公用事业
明尼阿波利斯拥有6所医院，其中3所都被“美国新闻与世界报道”列为美国最佳医院—阿博特西北医院、亨尼平县医学中心（HCMC）和明尼苏达大学医学中心。这3所医院都创立于19世纪和20世纪初，创立之初的名称都与今日不同。该市还拥有布里顿物理治疗与康复中心和明尼苏达儿童医院。北部纪念医学中心是一个一级创伤中心的所在地，梅奥诊所位于罗彻斯特，距离该市有75分钟车程。

亨尼平县医学中心开设于1887年，是一所公立教学医院和I级创伤中心，又称为总医院，每年接待35万门诊病人和9.5万急诊病人，2006年为其中约18％的明尼苏达人提供无偿照顾。
心脏外科在这所大学的各医院发展起来，到1957年，已经有超过200例的病人在心脏手术中存活下来，其中许多是儿童。大约在这时，美敦力公司开始实施心脏起搏器植入术。
公用事业实行垄断：Xcel能源供应电力，CenterPoint能源供应天然气，奎斯特（Qwest）是固定电话供应商，Comcast提供有线电视服务。2007年，覆盖全市范围的无线网络开始，明尼苏达的美国互联网提供10年，每月向居民收取约20美元，向企业收取30美元。明尼阿波利斯是最早在全城实施公共Wi-Fi的城市之一，到2008年7月，覆盖了大半个城市，但是该市东部和中西部缺乏覆盖。该市的水处理和供水 并要求支付每月固体废物清扫、回收费用。回收的居民获得相应的信用。危险废物由亨尼平县drop off sites处理。在每次暴风雪之后，明尼阿波利斯公共工程街道部犁过了超过1000英里（1609公里）的街道和400英里（643.7公里）的小巷—两侧均计数，超过了明尼阿波利斯和西雅图之间的往返距离。条例规范暴风雪期间停车在犁过的路线上，并在全市各处铲雪。

友好城市
该市拥有8座友好城市：

还与以下城市有非正式关系：

 广岛市（日本） 坎帕拉（乌干达）

参考文献
延伸阅读
Lileks, James. Minneapolis. 2003  [2007-04-02]. （原始内容存档于2010-08-09）.
The Rake. Rake Publishing, Inc.   [2007-04-02]. （原始内容存档于2007-03-31）.
Richards, Hanje. Minneapolis-St. Paul Then and Now. Thunder Bay Press. 2002-05-07. ISBN 978-1-57145-687-8.

外部链接
City of Minneapolis （页面存档备份，存于互联网档案馆）
Official Minneapolis Tourism Site （页面存档备份，存于互联网档案馆）
City of Minneapolis: Visitors （页面存档备份，存于互联网档案馆）
Minneapolis Convention Center


物理学史

物理学主要是研究物质、能量及它们彼此之间的关系。它是最早形成的自然科学学科之一，如果把天文学包括在内则有可能是名副其实历史最悠久的自然科学。最早的物理学著作是古希腊科学家亚里士多德的《物理学》。形成物理学的元素主要来自对天文学、光学和力学的研究，而这些研究通过几何学的方法统合在一起形成了物理学。这些方法形成于古巴比伦和古希腊时期，当时的代表人物如数学家阿基米德和天文学家托勒密；随后这些学说被传入阿拉伯世界，并被当时的阿拉伯科学家海什木等人发展为更具有物理性和实验性的传统学说；最终这些学说传入了西欧，首先研究这些内容的学者代表人物是罗吉尔·培根。然而在当时的西方世界，哲学家们普遍认为这些学说在本质上是技术性的，从而一般没有察觉到它们所描述的内容反映着自然界中重要的哲学意义。而在古代中国和印度的科学史上，类似的研究数学的方法也在发展中。
在这一时代，包含着所谓“自然哲学”（即物理学）的哲学所集中研究的问题是，在基于亚里士多德学说的前提下试图对自然界中的现象发展出解释的手段（而不仅仅是描述性的）。根据亚里士多德的学说以及其后的经院哲学，物体运动是因为运动是物体的基本自然属性之一。天体的运动轨迹是正圆的，这是因为完美的圆轨道运动被认为是神圣的天球领域中的物体运动的内在属性。冲力理论作为惯性与动量概念的原始祖先，同样来自于这些哲学传统，并在中世纪时由当时的哲学家菲洛彭洛斯、伊本·西那、布里丹等人发展。而古代中国和印度的物理传统也是具有高度的哲学性的。

古代历史
最初作为物理学的要素，主要来自天文学、光学、力学领域的知识，并借由几何研究以统一它们的研究方法。在古代，这些数学知识源自巴比伦人以及古希腊作家，例如阿基米德以及托勒密。同时，古代哲学——包括所谓的“物理学”——致力于借由像亚里斯多德的四因说一类的点子来解释自然。

古希腊
自希腊远古时期（西元前 650–480 年），前苏格拉底哲学家逐渐理性地认识自然。 其中，名为米利都的泰勒斯的哲学家，因为他拒绝以各种超自然，宗教或神话的方式解释自然现象，所以人们称他为科学之祖。此外，泰勒斯宣称每个事件皆有仅需诉诸自然的原因。西元前 580 年，泰勒斯贡献良多，他推测水应是第一因，作磁铁与琥珀的吸引实验，并且形式化史上第一笔的天文学知识。作为史上首位提出演化思想而闻名的人，阿那克西曼德，并不同意泰勒斯的“水是万物之源”观点。他主张无穷才是万物的基石。大约于西元前 500 年，赫拉克利特主张只有少数几个掌控宇宙的基本定律才是万物变化的原理，并且，任何事物随时都在变化；没有事物能永恒地维持在相同状态中。早期的哲学家，留基伯（全盛时期：西元前五世纪）坚决反对神、上帝借由天意来影响自然现象，并主张任何自然现象都是必然的。留基伯与他的学生，德谟克利特，为史上首先提出原子论的人，主张任何一切物质皆由各种不可分割、不灭的称作原子的元素所组成。
在古典希腊时期以及希腊化时代，亚里斯多德写下史上第一本被称作物理学的书，日后成为著名的亚里斯多德物理学，他企图借由四元素解释物体的运动（以及落体现象）。亚里斯多德相信，所有物质都由以太，或另外的四元素所组成：土、水、风、火。根据亚里斯多德，这四个陆地上的元素能够相互转换，并且朝向它们各自的自然位置移动。因此，石头往宇宙中心坠落，但火总是往地球外围靠近。

经典物理学
经典物理学指的是不涉及到量子力学或相对论的物理学，例如，牛顿力学、热力学、马克士威电磁学等等。

力学的发展史
力学的历史背景
力学是最原始的物理学分支之一，而最原始的力学则是静力学。静力学源于人类文明初期生产劳动中所使用的简单机械，如杠杆、滑轮、斜面等。古希腊人从大量的经验中了解到一些与静力学相关的基本概念和原理，如杠杆原理和阿基米德定律。从1609至1619年期间，天文学家约翰内斯·开普勒先后发现开普勒行星运动三大定律，准确估算出从天文观测获得的行星绕著太阳的公转数据，总结了老师第谷·布拉赫毕生的观测数据。对宇宙中天体的观测也成为了人类进一步研究力学运动的绝佳领域。

伽利略的动力学
在17世纪的欧洲，自然哲学家逐渐展开了一场针对中世纪经院哲学的进攻，他们持有的观点是，从力学和天文学研究抽象出的数学模型将适用于描述整个宇宙中的运动。被誉为“现代自然科学之父”的意大利（或按当时地理为托斯卡纳大公国）物理学家、数学家、天文学家伽利略·伽利莱就是这场转变中的领军人物。伽利略所处的时代正值思想活跃的文艺复兴之后，在此之前列奥纳多·达芬奇所进行的物理实验、尼古拉斯·哥白尼的日心说以及弗朗西斯·培根提出的注重实验经验的科学方法论都是促使伽利略深入研究自然科学的重要因素，哥白尼的日心说更是直接推动了伽利略试图用数学对宇宙中天体的运动进行描述。伽利略意识到这种数学性描述的哲学价值，他注意到哥白尼对太阳、地球、月球和其他行星的运动所作的研究工作，并认为这些在当时看来相当激进的分析将有可能被用来证明经院哲学家们对自然界的描述与实际情形不符。伽利略进行了一系列力学实验阐述了他关于运动的一系列观点，包括借助斜面实验和自由落体实验批驳了亚里士多德认为落体速度和重量成正比的观点，还总结出了自由落体的距离与时间平方成正比的关系，以及著名的斜面理想实验来思考运动的问题。他在1632年出版的著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》中提到：“只要斜面延伸下去，球将无限地继续运动，而且不断加速，因为此乃运动着的重物的本质。”。伽利略在天文学上最著名的贡献是于1609年改良了折射望远镜，并借此发现了木星的四颗卫星、太阳黑子以及金星类似于月球的相。

牛顿三大定律和万有引力定律
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。
伽利略、笛卡尔的动力学研究（“地上的”力学），以及开普勒和法国天文学家伊斯梅尔·布里阿德在天文学领域的研究（“天上的”力学）都影响着牛顿对自然科学的研究。（布里阿德曾特别指出从太阳发出到行星的作用力应当与距离成平方反比关系，虽然他本人并不认为这种力真的存在）。1673年惠更斯独立提出了圆周运动的离心力公式（牛顿在1665年曾用数学手段得到类似公式），这使得在当时科学家能够普遍从开普勒第三定律推导出平方反比律。罗伯特·胡克、爱德蒙·哈雷等人由此考虑了在平方反比力场中物体运动轨道的形状，1684年哈雷向牛顿请教了这个问题，牛顿随后在一篇9页的论文（后世普遍称作《论运动》）中做了解答。在这篇论文中牛顿讨论了在有心平方反比力场中物体的运动，并推导出了开普勒行星运动三定律。其后牛顿发表了他的第二篇论文《论物体的运动》，在这篇论文中他阐述了惯性定律，并详细讨论了引力与质量成正比、与距离平方成反比的性质以及引力在全宇宙中的普遍性。这些理论最终都汇总到牛顿在1687年出版的《原理》一书中，牛顿在书中列出了公理形式的三大运动定律和导出的六个推论（推论1、2描述了力的合成和分解、运动叠加原理；推论3、4描述了动量守恒定律；推论5、6描述了伽利略相对性原理）。由此，牛顿统一了“天上的”和“地上的”力学，建立了基于三大运动定律的力学体系。
牛顿的原理（不包括他的数学处理方法）引起了欧洲大陆哲学家们的争议，他们认为牛顿的理论对物体运动和引力缺乏一个形而上学的解释从而是不可接受的。从1700年左右开始，大陆哲学和英国传统哲学之间产生的矛盾开始升级，裂痕开始增大，这主要是根源于牛顿与莱布尼兹各自的追随者就谁最先发展了微积分所展开的唇枪舌战。起初莱布尼兹的学说在欧洲大陆更占上风（在当时的欧洲，除了英国以外，其他地方都主要使用莱布尼兹的微积分符号），而牛顿个人则一直为引力缺乏一个哲学意义的解释而困扰，但他在笔记中坚持认为不再需要附加任何东西就可以推论出引力的实在性。十八世纪之后，大陆的自然哲学家逐渐接受了牛顿的这种观点，对于用数学描述的运动，开始放弃作出本体论的形而上学解释。

牛顿的绝对时空观
牛顿的理论体系是建立在他的绝对时间和绝对空间的假设之上的，牛顿对时间和空间有着如下的理解：

牛顿从绝对时空的假设进一步定义了“绝对运动”和“绝对静止”的概念，为了证明绝对运动的存在性，牛顿还在1689年构思了一个理想实验，即著名的水桶实验。在水桶实验中，一个注水的水桶起初保持静止。当它开始发生转动时，水桶中的水最初仍保持静止，但随后也会随着水桶一起转动，于是可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状，直到最后和水桶的转速一致，水面相对静止。牛顿认为水面的升高显示了水脱离转轴的倾向，这种倾向不依赖于水相对周围物体的任何移动。牛顿的绝对时空观作为他理论体系的基础假设，却在其后的两百年间倍受质疑。特别是到了十九世纪末，奥地利物理学家恩斯特·马赫在他的《力学史评》中对牛顿的绝对时空观做出了尖锐的批判。

热学的发展史
热功当量和热力学第一定律
热学起源于人们对热现象的概念和本性的研究，热和温度的概念是在伽利略发明了温度计之后逐渐理清的。而人们最初对热的本性的认知可以用所谓“热质说”来概括，即热是一种会从高温物体流向低温物体的物质，同时根据实验结果，热这种物质没有质量，它被称作“卡路里”。热质说能解释很多热现象，但到了十八世纪末，英国的伦福德伯爵在慕尼黑兵工厂领导钻制大炮的工作时，发现“铜炮在钻了很短一段时间后就会发生大量的热；而被钻头从炮上钻出来的铜屑更热（像我用实验所证实的，发现它们比沸水还要热）。”伦福德认为“在这些实验中由摩擦所生的热的来源似乎是无穷无尽的”，因此他认为热“绝不能是具体的物质”。
在当时力学的发展已经使人们对能量的转化与守恒有了初步的理解，特别是笛卡尔的运动不灭理论和莱布尼兹的“活力守恒原理”，他认为

        m

          v

            2

    {\displaystyle mv^{2}\,}

这个代表“活力”的量在运动中是守恒的。德国医生、物理学家尤利乌斯·冯·迈尔在工作中受到启发，在1841年发表了他关于热是机械能的一种形式的猜测，他还进一步将这个理论推广到不同形式能量之间的转化中，归纳出能量的守恒性。他的陈述“能量既不能被产生也不能被消灭”在今天被看作是热力学第一定律最早的表述形式之一。而与此同时，英国实验物理学家、酿酒师詹姆斯·焦耳则从实验上验证了热是能量的一种形式的猜想，并在1843年给出了热功当量的实验测得值。德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹同样从“活力守恒原理”出发，进而将能量的转化与守恒推广到机械运动以外的各种过程中，这些研究成果发表在1847年的论文《力的守恒》中。
在这些理论和实验研究的基础上，德国物理学家鲁道夫·克劳修斯于1850年给出了热力学第一定律的数学形式，其后这一定律在英国物理学家开尔文勋爵等人的修订下成为物理学中的一条基本定律。

热机效率和热力学第二定律
热力学第二定律的建立起源于人们试图提升热机效率的探索。法国物理学家、工程学家尼古拉·卡诺研究了一个由两个等温过程和两个绝热过程组成的理想可逆热力学循环（卡诺循环），并得出结论：“热机的效率只与两个热源的温差有关，而与热机的工质无关。任何热机的效率都不能高于可逆热机的效率。”卡诺的结论被看作是热力学第二定律的前身，这一成果后来被开尔文采用，利用卡诺热机只与温差有关而与工质无关的特性建立了绝对温标。
克劳修斯在研究卡诺循环中发现，在循环中有一部分热量能转化成机械能，而大部分热量则是从高温热源传递到低温热源，这两部分热量和产生的功有着确定的关系。他在1850年发表了《论热的移动力及可能由此得出的热定律》，重新阐述了卡诺定理，并在1854年的另一篇论文中进一步表述了热力学第二定律：

在此时克劳修斯还引入了熵的概念，在他的论文《热的动力理论的基本方程的几种方便形式》中指出，对可逆过程熵增只能为零，对不可逆过程熵增总是正值。他后来用熵的概念对热力学第二定律重新做了表述，其数学表达式为

        ∫

              δ
              Q

            T

        ≥
        0

    {\displaystyle \int {\frac {\delta Q}{T}}\geq 0}

。但直到1865年，克劳修斯才真正将

              δ
              Q

            T

    {\displaystyle {\frac {\delta Q}{T}}}

这个量称作熵。按克劳修斯的说法，科学上如此重要的一个量应取自古希腊语，因此他选择了ητροπη，意为“转变”来为之命名。

分子运动论
最早尝试建立分子运动论的人是瑞士数学家欧拉，他于1729年曾假设空气由大量旋转的球形分子构成，并且在任意温度下分子速率都相同。从这个假设出发他推导出气体压强和密度成正比，也就相当于在理论上证明了波义耳定律。而荷兰-瑞士物理学家丹尼尔·伯努利在1738年出版的《水力学》一书中，认为气体中存在大量沿不同方向运动的分子，这些分子对容器表面的冲击效应构成了宏观上的气体压强，他同样从分子运动得到了更具普遍意义的压强公式。然而这些观点在当时并未被接受，原因之一是在当时能量的转化与守恒定律还没有广为人知。这种情况一直持续到1856年，德国化学家奥古斯特·克罗尼格创建了一个简单的气体分子平动模型，由此可以导出理想气体状态方程。
1857年，克劳修斯在独立于克里尼希理论的情况下，用自己的语言建立了一个相似但更为复杂的分子运动理论，这里不但考虑了气体分子的平动，同时还考虑了转动和振动。在这一理论中克劳修斯引入了研究分子运动论的统计思想，建立了气体分子的平均自由程这一概念。不过，克劳修斯的理论只是使用了分子的平均速率，没有考虑到实际气体分子的速率实则呈现出一个分布函数。1859年，英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦在阅读了克劳修斯的论文后，在论文《气体动力理论的说明》一文中建立了气体分子速率的麦克斯韦分布，这一分布函数描述了在特定速率范围内分子数量所占比例。这一定律是物理学中第一个基于统计规律的物理定律。

统计力学的建立
在麦克斯韦发表分子速率分布理论之后，奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼受其启发开始了对分子运动论的研究。他指出分子运动理论必须依靠统计手段来建立，并通过修订麦克斯韦分布于1871年得到了气体分子在势场中的速率分布函数，这被称作玻尔兹曼分布或麦克斯韦-玻尔兹曼分布，是经典统计力学中最基本的分布函数。1872年，玻尔兹曼在论文《气体分子热平衡的进一步研究》中证明，非麦克斯韦分布的气体分子随着时间的推移必将趋向麦克斯韦分布，这也就是所谓H定理，是熵增原理在非平衡态下的推广。H定理指出了过程的方向性，从而引出了所谓“可逆性佯谬”的争议：微观上分子的碰撞是可逆的，为何宏观上的整体效果却是不可逆的？玻尔兹曼针对这个问题研究了热力学第二定律的统计诠释：他指出如果能把所有分子的微观运动同时反向，则确实可以回到初始状态；然而在实际中这种可能性几乎为零，绝大多数状态都是平衡态，因此在宏观统计规律上表现为熵总是增加的。也就是说，热力学第二定律是一条几率的定律，它的结论不能由一条动力学方程来检验。玻尔兹曼证明了熵和系统的热力学概率的自然对数成正比，这成为了玻尔兹曼熵的定义。热力学第二定律在统计诠释下可表述为：“孤立系统的熵对应着系统分子的热力学概率，并总是趋向最大值。”
在麦克斯韦和玻尔兹曼引入统计诠释之前，热力学始终是基于一组唯象学定律基础之上的。美国物理学家约西亚·吉布斯在麦克斯韦和玻尔兹曼思想的基础上建立了统计力学，从而能够用力学定律和统计方法来从本质上精确描述热力学定律。吉布斯的统计力学引入了系综的概念，并以刘维尔定理作为统计力学的基本方程，求解热力学宏观量实则就是求解系综在相空间中的几率分布（配分函数）。统计力学通过统计诠释建立了热力学定律与分子运动论之间的内在联系，至此成为物理学中又一个完备的理论体系。

电磁学的发展史
电学史
静电和静磁现象很早就被人类发现，由于摩擦起电现象，英语中“电”的语源为希腊语“琥珀”一词。然而直到1600年，由于威廉·吉尔伯特的严谨治学态度，才开始对于电与磁的现象出现系统性研究。吉尔伯特是英国女王伊莉莎白一世的皇家医生，他对于电和磁情有独钟，撰写了第一本阐述电和磁的科学著作《论磁石》，其中，他指出，琥珀不是唯一可以经过摩擦产生静电的物质，钻石、蓝宝石、玻璃等等，也都可以演示出同样的电学性质，这论述成功地摧毁了一个持续了2000年的错误观念，即琥珀的吸引力是其独特性质。吉尔伯特制成的静电验电器可以敏锐的探测静电电荷，在之后的一个世纪，这是最优良的探测静电电荷的仪器。由于在电学给出众多重要贡献，吉尔伯特被后人尊称为“电学之父”。

库仑定律是静电学中的基本定律，主要描述了静电力与电荷电量成正比，与距离的平方反比的关系。苏格兰物理学家约翰·罗比逊（1759年）和英国物理学家亨利·卡文迪什（1773年）等人都进行过实验验证了静电力的平方反比律，然而他们的实验却迟迟不为人知。法国物理学家夏尔·库仑于1784年至1785年间进行了他著名的扭秤实验，其实验的主要目的就是为了证实静电力的平方反比律，因为他认为“假说的前一部分无需证明”，也就是说他已经先验性地认为静电力必然和万有引力类似，和电荷电量成正比。扭秤的基本构造为：一根水平悬于细金属丝的轻导线两端分别置有一个带电小球A和一个与之平衡的物体P，而在实验中在小球A的附近放置同样大小的带电小球B，两者的静电力会在轻导线上产生扭矩，从而使轻杆转动。通过校正悬丝上的旋钮可以将小球调回原先位置，则此时悬丝上的扭矩等于静电力产生的力矩。如此，两者之间的静电力可以通过测量这个扭矩、偏转角度和导线长度来求得。库仑的结论为：

库仑在其后的几年间也研究了磁偶极子之间的作用力，他也得出了磁力也具有平方反比律的结论。不过，他并未认识到静电力和静磁力之间有何内在联系，而且他一直将电力和磁力吸引和排斥的原因归结于假想的电流体和磁流体——具有正和负区别的，类似于“热质”一般的无质量物质。
静电力的平方反比律确定后，很多后续工作都是同万有引力做类比从而顺理成章的结果。1813年法国数学家、物理学家西莫恩·德尼·泊松指出拉普拉斯方程也适用于静电场，从而提出泊松方程；其他例子还包括静电场的格林函数（乔治·格林，1828年）和高斯定理（卡尔·高斯，1839年）。

十八世纪末，意大利生理学家路易吉·伽伐尼发现蛙腿肌肉接触金属刀片时会发生痉挛，他其后在论文中认为生物中存在着一种所谓“神经电流”。意大利物理学家亚历山德罗·伏打对这种观点并不赞同，他对这种现象进行研究后认为这不过是外部电流的作用，而蛙腿肌肉只是起到了导体的连接作用。1800年，伏打将锌片和铜片夹在用盐水浸湿的纸片中，得到了很强的电流，这称作伏打电堆 ；而将锌片和铜片浸入盐水或酸溶液中也能得到相同的效果，这称作伏打电池。伏打电堆和电池的发明为研究稳恒电流创造了条件。
1826年，德国物理学家格奥尔格·欧姆从傅立叶对热传导规律的研究中受到启发，在傅立叶的热传导理论中，导热杆中两点的热流量正比于这两点之间的温度差。因而欧姆猜想电传导与热传导相似，导线中两点之间的电流也正比于这两点间的某种驱动力（欧姆称之为电张力，即现在所称的电动势）。欧姆首先尝试用电流的热效应来测量电流强度，但效果不甚精确，后来欧姆利用了丹麦物理学家汉斯·奥斯特发现的电流的磁效应，结合库仑扭秤构造了一种新型的电流扭秤，让导线和连接的磁针平行放置，当导线中通过电流时，磁针的偏转角与导线中的电流成正比，即代表了电流的大小。欧姆测量得到的偏转角度（相当于电流强度）与电路中的两个物理量分别成正比和反比关系，这两个量实际相当于电动势和电阻。欧姆于1827年发表了他的著作《直流电路的数学研究》，明确了电路分析中电压、电流和电阻之间的关系，极大地影响了电流理论和应用的发展，在这本书中首次提出的电学定律也因此被命名为欧姆定律。
库仑发现了磁力和电力一样遵守平方反比律，但他没有进一步推测两者的内在联系，然而人们在自然界中观察到的电流的磁现象（如富兰克林在1751年发现放电能将钢针磁化）促使着人们不断地探索这种联系。首先发现这种联系的人是丹麦物理学家奥斯特，他本着这种信念进行了一系列有关的实验，最终于1820年发现接通电流的导线能对附近的磁针产生作用力，这种磁效应是沿着围绕导线的螺旋方向分布的。

安培的电磁学定理
在奥斯特发现电流的磁效应之后，法国物理学家让-巴蒂斯特·毕奥和费利克斯·萨伐尔进一步详细研究了载流直导线对周围磁针的作用力，并确定其磁力大小正比于电流强度，反比于距离，方向垂直于距离连线，这一规律被归纳为著名的毕奥-萨伐尔定律。而法国物理学家安德烈-玛丽·安培在奥斯特的发现仅一周之后（1820年9月）就向法国科学院提交了一份更详细的论证报告，同时还论述了两根平行载流直导线之间磁效应产生的吸引力和排斥力。在这期间安培进行了四个实验，分别验证了两根平行载流直导线之间作用力方向与电流方向的关系、磁力的矢量性、确定了磁力的方向垂直于载流导体以及作用力大小与电流强度和距离的关系。安培并且在数学上对作用力进行了推导，得到了普遍的安培力公式，这一公式在形式上类似于万有引力定律和库仑定律。1821年，安培从电流的磁效应出发，设想了磁效应的本质正是电流产生的，从而提出了分子环流假说，认为磁体内部分子形成的环形电流就相当于一根根磁针。1826年，安培从斯托克斯定理推导得到了著名的安培环路定理，证明了磁场沿包围产生其电流的闭合路径的曲线积分等于其电流密度，这一定理成为了麦克斯韦方程组的基本方程之一。安培的工作揭示了电磁现象的内在联系，将电磁学研究真正数学化，成为物理学中又一大理论体系——电动力学的基础。

电磁感应现象
英国物理学家迈克尔·法拉第早年跟随化学家汉弗里·戴维从事化学研究，他对电磁学的贡献还包括抗磁性的发现、电解定律和磁场的旋光性（法拉第效应）。
在奥斯特发现电流的磁效应之后的1821年，英国《哲学学报》邀请当时担任英国皇家研究所实验室主任的法拉第撰写一篇电磁学的综述，这也导致了法拉第转向电磁领域的研究工作。法拉第考虑了奥斯特的发现，也出于他同样认为自然界的各种力能够相互转化的信念，他猜想电流应当也如磁体一般，能够在周围感应出电流。从1824年起，法拉第进行了一系列相关实验试图寻找导体中的感应电流，然而始终未获成功。直到1831年8月29日，他在实验中发现对于两个相邻的线圈A和B，只有当接通或断开线圈回路A时，线圈B附近的磁针才会产生反应，也就是此时线圈B中产生了电流。如果维持线圈A的接通状态，则线圈B中不会产生电流，法拉第意识到这是一种瞬态效应。一个月后，法拉第向英国皇家学会总结了他的实验结果，他发现产生感应电流的情况包括五类：变化中的电流、变化中的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁体和运动的导线。法拉第电磁感应定律从而表述为：任何封闭电路中感应电动势的大小，等于穿过这一电路磁通量的变化率。不过此时的法拉第电磁感应定律仍然是一条观察性的实验定律，确定感应电动势和感应电流方向的是俄国物理学家海因里希·楞次，他于1833年总结出了著名的楞次定律。法拉第定律后来被纳入麦克斯韦的电磁场理论，从而具有了更简洁更深刻的意义。
法拉第另一个重要的贡献是创立了力线和场的概念，力线实际是否认了超距作用的存在，这些思想成为了麦克斯韦电磁场理论的基础。爱因斯坦称其为“物理学中引入了新的、革命性的观念，它们打开了一条通往新的哲学观点的道路”，意为场论的观念是有别于旧的机械观中以物质为主导核心的哲学观念。

麦克斯韦电磁场理论
詹姆斯·麦克斯韦对电磁理论的贡献是里程碑式的。麦克斯韦自1855年开始研究电磁学，1856年他发表了首篇专论《论法拉第力线》，其中描述了如何类比流体力学中的流线和法拉第的力线，并用自己强大的数学功底重新描述了法拉第的实验观测结果，这部分内容被麦克斯韦用六条数学定律概括。1861年至1862年间，麦克斯韦发表了第二篇电磁学论文《论物理力线》，在这篇论文中麦克斯韦尝试了所谓“分子涡流”模型，他假设在磁场作用下的介质中存在大量排列的分子涡流，这些涡流沿磁力线旋转，且角速度正比于磁场强度，分子涡流密度正比于介质磁导率。这一模型能很好地通过近距作用之说来解释静电和静磁作用，以及变化的电场与磁场的关系。更重要的是，它预言了在电场作用下的分子涡流会产生位移，从而以势能的形式储存在介质中，这相当于在介质中产生了电动势，这成为了麦克斯韦预言位移电流存在的理论基础。此外，将这种介质理论应用到弹性波上，可以计算求得在真空或以太中横波的传播速度恰好和当时已知的光速（斐索，1849年）非常接近，麦克斯韦由此大胆预言：

1865年麦克斯韦发表了他的第三篇论文《电磁场的动力学理论》，在论文中他坚持了电磁场是一种近距作用的观点，指出“电磁场是包含和围绕着处于电或磁状态的物体的那部分空间，它可能充有任何一种物质”。在此麦克斯韦提出了电磁场的方程组，一共包含有20个方程（电位移、磁场力、电流、电动势、电弹性、电阻、自由电荷和连续性方程）和20个变量（电磁动量、磁场强度、电动热、传导电流、电位移、全电流、自由电荷电量、电势）。这实际是8个方程，但到1890年才由海因里希·鲁道夫·赫兹给出了现代通用的形式，这是赫兹在考虑了阿尔伯特·迈克耳孙在1881年的实验（也是迈克耳孙-莫雷实验的先行实验）中得到了以太漂移的零结果后对麦克斯韦的方程组进行的修改。1887年至1888年间，赫兹通过他制作的半波长偶极子天线成功接收到了麦克斯韦预言的电磁波，电磁波是相互垂直的电场和磁场在垂直于传播方向的平面上的振动，同时赫兹还测定了电磁波的速度等于光速。赫兹实验证实电磁波的存在是物理学理论的一个重要胜利，同时也标志着一种基于场论的更基础的物理学即将诞生。1931年，在马克士威百年诞辰的纪念会上，爱因斯坦盛赞法拉第和麦克斯韦的工作是“牛顿力学以来物理学中最伟大的变革”。

光学的发展史
几何光学的发展
西方世界中最早的光学研究记载来自欧几里德的《反射光学》（Catoptrica）；而在托勒密的著作《光学》（原作已佚）中记载了他对折射定律的研究，他在当时认为折射角正比于入射角，这个观点后来被阿拉伯学者海什木发现有误。海什木本人对光学有着相当的研究成果，在他的著作《光学全书》里记载了大量他进行过的光学实验，他研究过光的直线传播、反射和折射、透镜和各种反射镜等。在折射的研究中，是他首先发明了将反射光和折射光在水平和竖直方向上分解这一几何光学中的基本方法。他甚至得到了类似于斯涅尔定律的结论，但没有经过定量的数学推导。
开普勒在他1611年的光学著作《折光学》中记载了他所进行的光的折射实验，记录表明他在实验中曾观察到全反射现象。1621年，荷兰物理学家斯涅尔通过进行和开普勒相类似的实验首次总结出了正确的折射定律，后来折射定律也常被称作斯涅尔定律。笛卡尔在他的著作《方法论》中也有关于折射的研究，他将光看作机械的弹性小球，认为小球在不同的介质中的速度是不同的，并假设平行于介质交面的光速分量始终保持不变，由此可以推出入射角与折射角的正弦的比值是定值。不过，笛卡尔的结果和事实相比需要假设光在光疏媒质中要比在光密媒质中走得慢。1661年，法国数学家皮埃尔·德·费马将费马原理应用于几何光学，得到了折射定律的正确形式。费马原理作为最小作用量原理的一个特例，应用它来证明折射定律具有物理上的正确性。

光的色散
牛顿在光学领域也做出了巨大贡献，其中最重要的发现是光的色散。牛顿的青年时代正是望远镜和显微镜逐渐占领科学实验观测重要地位的时期，人们在使用这些仪器的同时却发现成像总是带有像差和色差等问题。因此牛顿研究光学的初衷是为了改进这些光学仪器。1666年，牛顿在参考了笛卡尔、胡克和波义耳等人的分光实验后，把房间弄成漆黑，只让室外的阳光透过留在窗户上的一个小孔，阳光照射到放置的三棱镜上，如此牛顿在对面的墙上得到了光谱。牛顿本人描述说：“当我第一次看到由此而产生的鲜明强烈的光色时，使我感到极大的愉快”。随后牛顿还进行了其他实验证明了色散不是光和棱镜相互作用的结果，以及色散后的光谱能通过倒置的棱镜再次还原为白光。通过这些实验，牛顿总结出了几条结论，包括不同的色光具有不同的折射率、白光是由多种色光按比例混合而成的等，并解释了物体呈现各种颜色的原因是该物体对特定颜色的光反射更强所致。1704年，牛顿出版了《光学——关于光的反射、折射、绕射和颜色的论文》一书，集中汇总了他在光学领域所做的研究工作。

光的本性
光的本性问题是物理学界长久以来一直争论不休的一个难题。牛顿在思考这个问题时，将他所擅长的物质、粒子和力等概念渗透到光学中，从而将光的本性解释为物质的微粒。这些微粒以一定的速率在真空中保持直线运动，碰撞到光滑的镜面则产生弹性反射，而前文中笛卡尔的理论推导也证明了这种假说能够解释光的折射现象。微粒说能够在相当程度上完整地解释几何光学，而对于色散的问题，则要假设每一种颜色的光对应一种颜色的微粒，不同颜色的微粒在真空中具有相同的速度，而在介质中则具有不同的速度。然而，关于光的本性很多物理学者一直持有另外一种观点，即光是一种弹性的机械波，持这种波动观点的代表人物有胡克和惠更斯等人。惠更斯在1678年所阐述的观点认为，光是发光体内部的粒子振动所产生的机械波，这种机械波传播所依靠的介质被称作以太。惠更斯认为光是一种纵波，从而以太这种物质类似于空气一样，但没有任何质量，弥漫于整个宇宙中而无处不在。因此在波动说看来，光的本质就是能量通过以太的振动在空间中的传递。波动说同样可以解释很多光学现象，例如波在其他介质中的传播速率要小于在以太中的传播速率，因而这种效应会引起折射。对于色散，波动说认为每种颜色的光对应有不同的波长，因而在以太以外的其他介质中波速不同。尽管波动说能够貌似更简单地解释光学现象（除去需要假设存在以太的问题），当时的科学界由于更相信牛顿的权威，在波动说提出的一百多年里一直更推崇微粒说。

这种情形一直持续到十九世纪初，1801年英国科学家托马斯·杨成功实现了光的双缝干涉实验，这是对波动说的有力证明。他通过实验还初步测定了空气中不同色光的波长，已经接近于现代测定的精确值。1809年法国物理学家马吕斯发现了光的偏振，为了解释这种现象托马斯·杨在1817年假设了光波具有一个非常小的振动的横向分量，不过到了1821年，法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳通过数学计算得出结论，光的振动完全是横向的。菲涅耳对波动光学进行了理论和实验的全方位研究，缔造了波动光学的理论基础，他的主要理论成就包括：提出了两束光的干涉条件，在数学上完善了描述光传播规律的惠更斯－菲涅耳原理，菲涅耳指出光波的包络面实际是各个子波彼此干涉的结果，并描述了近场的菲涅耳衍射；菲涅耳还得到了在物理上定量描述反射和折射规律的菲涅耳方程；以及关于光的偏振的研究，并发现了圆偏振光和椭圆偏振光。
尽管波动说在十九世纪的发展非常成功，光是一种横波的事实意味着惠更斯关于以太的理论需要修改：以太不能像空气那样是“气状”的，而必须是弹性“胶状”的。然而，假设一种胶状的以太无疑会带来更多麻烦，例如只有光才会和以太产生相互作用，而物质不会产生任何作用。正如爱因斯坦所评价的那样，需要假设弹性胶状的以太意味着试图完全用力学的观点来解释光的本性是没有希望的，这也正是法拉第和麦克斯韦提出场的概念的重要意义所在。

光谱学的发展
十九世纪八十年代以前，人们对光谱学的研究还仅限于对光谱的观测。著名的测量研究包括德国物理学家约瑟夫·夫琅和费在1814年至1815年间测定的太阳光谱，他将得到的八条吸收光谱线用字母A-H标记，后人称之为夫琅和费线。后来的光谱学主要用于新的化学元素的发现上，例如德国物理学家古斯塔夫·基尔霍夫就是通过研究碱金属的光谱发现了新元素铯（1860年）和铷（1861年）。然而，从哪方面来看都需要对光谱的成因以及谱线之间的关系作出一个物理上的解释，而这一点恰恰又是在当时高度依赖机械观的物理学界无法企及的问题。相反，一名瑞士中学教师约翰·巴耳末于1884年总结出了一个经验性的氢光谱公式，正是这个公式的正确性引发了物理学家对原子光谱进一步的探索。1890年，瑞典物理学家约翰尼斯·里德伯在不了解巴耳末工作的情况下得到了一个更具有普遍意义的经验公式，而巴耳末公式正是里德伯得到的一个特例，后人并由此进一步成功预言了帕邢系的存在。然而即便如此，此时人们对光谱的理解依然是唯象的，真正在物理层面上的解释则要等到尼尔斯·玻尔的时代。

经典物理学的革命
历史背景
在1900年4月27日，开尔文勋爵在英国皇家研究所做了一篇名为《在热和光动力理论上空的十九世纪乌云》的发言，演讲中开尔文声称：

开尔文所言的两朵乌云分别是指迈克耳孙-莫雷实验测量的零结果和黑体辐射理论出现的问题。出自对牛顿理论的高度信任，开尔文也相信这两个问题会被最终扫清，发言中他针对这两个问题提出了自己的解决方案。对于波动说中为何光以外的其他物质不会和“胶状”以太发生相互作用的问题，开尔文提出假设以太是可伸缩的，从而迈克耳孙-莫雷实验不能完全否定以太的自由运动；而对于黑体辐射的问题，开尔文认为麦克斯韦、玻尔兹曼和瑞利等人对能量均分定理永远成立的维护是不必要的，“解决问题最简单的途径就是否定这一结论”。开尔文对这两个问题的在意程度反映了当时物理学界对物理学理论体系的普遍忧虑，但他很有可能没有想到的是，这两朵乌云给物理学带来的是一场突如其来的风暴，这场风暴颠覆了旧理论体系的框架，分别导致了二十世纪物理学的两大理论体系：相对论和量子力学的诞生。

X射线和电子的发现
从1895年德国物理学家威廉·伦琴发现X射线开始，物理学界在短短十年间诞生出很多前所未有的研究发现，包括天然放射性（贝可勒尔，1896年）、塞曼效应（塞曼，1896年）、电子（约瑟夫·汤姆孙，1897年）、α和β射线（卢瑟福，1898年）、放射性元素钋和镭（居里夫妇，1898年）、电子质量随速度增长（沃尔特·考夫曼，1901年）等。其中X射线和电子的发现都可以追溯至人们在真空放电管内所做的真空放电实验，这种放电现象被称作阴极射线。1895年11月8日，时为德国维尔茨堡大学校长的伦琴在进行阴极射线的实验时，观察到放在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏上发出的微光，最后他确信这是一种尚未为人所知的新射线。1895年12月28日他完成了初步的实验报告《一种新的射线》并发表于《维尔茨堡物理医学学会》上。为了表明这是一种新的射线，伦琴采用表示未知数的X来命名（尽管很多人建议他将其命名为伦琴射线，这后来也成为了X射线的别名）。伦琴为此获得了首届诺贝尔物理学奖，不过他很长时间都没有弄清这种新射线的本质，直到1912年德国物理学家马克斯·冯·劳厄通过晶体衍射的方法确定了X射线是一种频率很高的电磁波，而后来英国物理学家亨利·莫塞莱则指出X射线产生于原子内部内层电子的量子跃迁。

英国物理学家、剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·汤姆孙自1890年起开始研究阴极射线，他在1897年重做了赫兹的实验，但精细程度上有相当大的提高：他使用了真空度更高的放电管和更强的电场。实验中他观察到了电场中稳定的偏转，并利用测量的偏转角度计算了这种未知粒子的荷质比，这个测量值不依赖于电极的材料和气体的成分。汤姆孙等人又测定了这种粒子所带的电量，发现其与氢离子的带电量相同。其后汤姆孙又采用类似方法研究了光电效应中的光电流和热电发射效应中的电流，发现它们也都是由相同粒子组成的。这些事实加上法国物理学家亨利·贝可勒尔对β射线成分的研究结果，证明这种粒子普遍存在于电流中，并且是比原子更小的组成单元。汤姆孙采用“电子”这个名称来称呼这种粒子，电子是人类发现的第一个基本粒子，它的发现改变了长久以来人们认为原子不可分的传统观念。

以太风
以太是光的波动说基于机械观的论点引入的假想光波介质，同时它也是一种绝对惯性系。由于这种假想物质无处不在、绝对静止、与光以外的物质不会发生任何可观测的作用，而且它又是胶状弹性的，关于以太是否真的存在一直是理论和实验物理学界关注的问题。由于以太是绝对惯性系，地球在以太中的运动相当于在地球上形成相对地球运动的反方向的以太风，这从而成为了人们能够想到的一种测量以太的途径。麦克斯韦在《大英百科全书》的《以太》条目中提到了这种实验方案：由于以太的运动会引起在其中传播的光速的变化，而以太风的速度又相当于反向的地球轨道速度，则可以通过比较这两种速度来观察以太。然而受当时在地面上测量光速的技术所限，以太风所导致的光传播时间变化也只能为总传播时间的亿分之一，这种精度的测量对于的当时的技术而言是非常困难的。不过到了1880年，美国物理学家阿尔伯特·迈克耳孙制造了一种全新的高灵敏干涉仪——迈克耳孙干涉仪，如此光速的变化将能反映到干涉的相位差中，迈克耳孙干涉仪的灵敏度已能达到麦克斯韦所言的测量要求。
1881年4月迈克耳孙在波茨坦天文台进行了上述干涉实验，结果是干涉条纹的移动远远小于可能的预期，并与地球轨道运动并不相关，迈克耳孙从而猜测绝对静止的以太惯性系并不存在。1887年他又和爱德华·莫雷合作改进了干涉实验，提高了实验的稳定性和灵敏度，然而结果依然没有变化。根据他们记录的测量结果，即使地球和以太之间的相对运动导致了条纹位移，这种位移不会大于条纹间距的0.01倍，而假设以太存在时的理论值则会达到0.4倍。迈克耳孙-莫雷实验的零结果对当时的物理学界是一朵名副其实的乌云，为了解释这个结果同时又维护以太理论的正确性，荷兰物理学家亨德里克·洛伦兹于1892年提出了收缩假说，并于1895年给出了著名的长度收缩公式

        l
        =

          l

            0

            1
            −

              v

                2

              /

              c

                2

    {\displaystyle l=l_{0}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}\,}

。这一假说不但可以解释迈克耳孙-莫雷实验的零结果，也否定了任何在地球上观察以太风的可能性。

紫外灾变
紫外灾变这一概念的提出起源于人们对热辐射定律的研究，或更准确的说，是从古斯塔夫·基尔霍夫1859年提出黑体辐射的概念开始的。1879年，斯洛文尼亚物理学家约瑟夫·斯特藩经验性得到黑体辐射能量正比于黑体温度的四次方的结论，并由玻尔兹曼于1884年从理论上证明，这被称作斯特藩-玻尔兹曼定律。1893年德国物理学家威廉·维恩得到了描述黑体辐射的电磁波波长与黑体温度之间反比关系的定律，即维恩位移定律；而后在1896年又得到了一个描述黑体辐射能量和波长之间关系的定律，即维恩近似（也叫维恩辐射定律）。维恩的定律引起了物理学界的注意，由于它基本上属于基于实验测量的经验性公式，很多理论物理学家试图在理论上对其进行修正。德国物理学家马克斯·普朗克自1897年起开始进行这项工作，通过将电磁理论应用于热辐射和谐振子的相互作用，他于1899年得到了维恩辐射定律的理论版本。然而，实验观测表明维恩近似并不适用于长波情形，在低频区域需要进行修正。这种偏差导致了普朗克对能量进行了量子化假设，从而在1900年导出了普朗克黑体辐射定律。
真正引起紫外灾变的导火索是能量均分定理。瑞利勋爵在研究黑体辐射的过程中，注意到对频率较低的情形能量均分定理应当成立，从而假设在空腔中辐射的电磁波能量按自由度均分。这样得到的公式符合长波情形，然而当频率趋于无穷大时辐射的能量也因此趋于无穷大，瑞利注意到了这种情形的荒谬性并试图对公式加以修正。1905年，詹姆斯·金斯爵士发现了瑞利公式中系数的错误，修正后这个公式被称作瑞利-金斯定律，代表了能量均分定理应用于黑体辐射的结果。由于麦克斯韦、玻尔兹曼和瑞利等人对能量均分定理正确性的维护，瑞利-金斯定律在紫外区域发散的情形对经典物理学而言是不可理解的，这被奥地利物理学家保罗·埃伦费斯特于1911年称作所谓“紫外灾变”。紫外灾变是二十世纪之初物理学的又一朵乌云，它的存在预示着能量均分定理并非永远成立，而普朗克的能量量子化假设则为二十世纪物理学的另一大支柱——量子力学的建立开创了先河。

相对论
相对论产生的历史背景
迈克耳孙-莫雷实验对以太风观测的零结果表明，或许所有有关以太的理论需要修改，例如像洛伦兹那样引入长度收缩因子，这样会带来一系列的修补工作；或者认为以太存在的理论根本就不成立。其实早在1865年麦克斯韦就已经证明电磁波传播速度只和介质有关，1890年赫兹在研究电磁理论时也得出了电磁波波速与波源速度无关的结论。然而，这个结论显然是不符合伽利略变换的，这说明对于运动中的物体需要一种新的电动力学。洛伦兹曾经在维持以太存在性的前提下发展过这样一种电磁理论，这被称作洛伦兹以太论。在这一理论中，以太和其他物质被严格区分开，以太是绝对静止的，这也是牛顿的绝对时空观的反映；然而有别于机械观的以太，洛伦兹的以太是一种“电磁以太”：洛伦兹假设电磁场是以太状态的体现，但他对此没有做更多的解释。洛伦兹用这一理论解释了塞曼效应，为此获得了1902年的诺贝尔物理学奖。1895年，洛伦兹给出了长度收缩的假设，并通过他的相关态定理提出了所谓“本地时”的概念，运用这一概念他解释了光行差现象、多普勒频移和斐索流水实验。相关态定理是说相对于以太运动的观察者在他的参考系中观测到的物理现象应当和静止坐标系中的观察者看到的是相同的。本地时的概念在数学上相当于狭义相对论中的相对同时概念，但在洛伦兹的理论中它只是一种数学上的辅助工具，没有实在的物理意义。同一年，洛伦兹引入了一组适用于麦克斯韦电磁理论在相对以太运动的坐标系中时空变换的方程，即洛伦兹变换，并于1899年和1904年对洛伦兹变换进行了补充和修正，他1904年的论文《以任意小于光速的系统中的电磁现象》给出的洛伦兹变换已经非常接近于现代的定义。
法国数学家、科学家昂利·庞加莱一直是洛伦兹观点的阐释者及批判者，1900年他对洛伦兹的本地时概念的起源作出了具有物理意义的解释，即本地时来自不同坐标系间通过光速进行的时钟同步，这就是狭义相对论中同时性的相对性的概念。1904年庞加莱在独立于爱因斯坦工作的情形下提出了相对性原理：任何力学和电磁学实验都不能区分静止和匀速运动的任何惯性参考系，这条原理后来成为狭义相对论的两条基本原理之一。1905年6月5日，庞加莱在给洛伦兹的信中证明了洛伦兹于1904年论文中给出的电磁方程组不是洛伦兹协变的，并重新修正了洛伦兹变换的方程。庞加莱的这一组方程正是沿用至今的洛伦兹变换形式，也正是庞加莱此时首次将这一组方程命名为洛伦兹变换。

他证明了洛伦兹变换是最小作用量原理的一个推论，并用群论的语言描述了洛伦兹变换，即洛伦兹群，这些内容都包含在他于1906年1月发表的论文《论电子的动力学》中。爱因斯坦将洛伦兹和庞加莱称作相对论的先驱，他指出在他之前“洛伦兹已经认识到这种以他名字命名的变换对分析麦克斯韦方程组的重要作用，而庞加莱则做出了更深入的研究……”。

狭义相对论
论运动物体的电动力学
德国犹太物理学家阿尔伯特·爱因斯坦于1900年毕业于苏黎世联邦理工学院，而后于1901年获瑞士国籍。爱因斯坦首先在各种对以太风观测的零结果中猜想到以太的不存在性，并在对洛伦兹和庞加莱的理论的研究中发现了运动物体的电动力学导致的光速不变性与原本的速度叠加原理的矛盾。对于这一矛盾，爱因斯坦声称是其好友米歇尔·贝索帮助他领悟到了解决方案，即同时性的相对性。1905年6月30日，爱因斯坦完成了划时代的著名论文：《论运动物体的电动力学》，并发表在同年9月的《物理年鉴》上。在这篇论文中，爱因斯坦开头便指出了麦克斯韦电磁理论应用于运动物体时表现出的内在不对称性（引用了一个著名的理想实验——移动中的磁铁与导体问题来说明），为同时性下了新的定义，从而引出了他的狭义相对论理论，这一理论基于两个基本公设（原文用词为“原理”）：

第一条公设也就相当于庞加莱的相对性原理，第二条公设来自于从麦克斯韦理论推出的光速不变原理。爱因斯坦首先从这两条基本原理出发，从而可以推导出电动力学中坐标系的变换法则，即洛伦兹变换（这有别于洛伦兹首先从坐标变换规律出发的方法）。在洛伦兹变换的基础上，爱因斯坦很自然地在论文的动力学部分中推导出长度收缩、时间膨胀、速度的合成等新的物理概念。在电动力学部分中，爱因斯坦描述了麦克斯韦-赫兹方程组在洛伦兹变换下的形式，并应用狭义相对论解释了多普勒频移和光行差现象，以及加速电子的动力学。其中在有关加速电子的章节中，爱因斯坦得到了运动电子的相对论动能公式。同年11月，爱因斯坦在另一篇论文《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》中阐述了狭义相对论中的质能等价关系，从此提出有别于经典能量的“静止能量”的概念。

狭义相对论的参考溯源
值得注意的是，《论运动物体的电动力学》没有引用其他任何参考文献，于是人们因此关注爱因斯坦在创立相对论时到底受到了哪些启发。爱因斯坦本人声称他的思想受到了经验主义哲学家大卫·休谟和恩斯特·马赫的影响。其他影响爱因斯坦发展狭义相对论的物理研究应该还包括庞加莱的相对性原理、运动的磁体和导体问题、各种对以太风观测实验的否定结果——然而，爱因斯坦否认了其中最重要的实验，即迈克耳孙-莫雷实验对他产生过任何重要影响。其他可能的参考来源还有庞加莱描述相对性原理的《科学与假说》，以及马克斯·亚伯拉罕的著作，爱因斯坦从中借用了“麦克斯韦-赫兹方程组”和“纵向和横向质量”等词汇。根据他对于电动力学和光速不变原理的观点，爱因斯坦认为洛伦兹在1895年的理论（所谓麦克斯韦-洛伦兹电动力学）和斐索流水实验对他的思想产生过相当大的影响。1909年和1912年爱因斯坦两次叙述说他曾借用过洛伦兹的静止以太理论中的原理（意味著承认麦克斯韦方程组在以太系下的正确性以及光速不变），但他发现如果同时假设光速不变和相对性原理，则以太的概念是没有用的。根据他1907年及其后续论文，这两个原理看似矛盾之处是可以被解决的，方法就是不再将洛伦兹的本地时概念看作一个数学上的辅助参量，而是当作与信号速度有关的具有物理实在的时间。如前所述，庞加莱在独立于爱因斯坦工作的情形下也得到了本地时的类似物理解释，并且也和信号速度有关；然而他的不足之处在于仍然坚持认为在以太中的时间才是真正的时间，相对以太运动的时钟指示的是表象的时间。爱因斯坦在1953年回忆狭义相对论的发展时曾说：“对我而言，我当时只了解洛伦兹于1895年的工作……而并不清楚他之后的工作，也不清楚庞加莱的后续研究。从这个意义上说，我在1905年的工作是独立完成的……”。即使承认了洛伦兹、庞加莱和马赫等人为狭义相对论的创立做出了重要铺垫工作，但正如爱因斯坦所言，他在狭义相对论中无与伦比的突出贡献是建立了麦克斯韦方程组和洛伦兹变换两者之间的内在联系，并认识到在狭义相对论的框架下“洛伦兹不变性是任何物理定律都普遍具有的时空本性”。

早期科学界的接受
早期的物理学界对相对论一直持怀疑态度，即使到了1921年爱因斯坦获诺贝尔奖的原因仍然并非由于相对论的建立。相对论最初的支持者大多来自爱因斯坦的故乡德国：最早引用爱因斯坦工作的物理学家可能是德国实验物理学家沃尔特·考夫曼，他在1905年至1906年间比较了洛伦兹和爱因斯坦的理论，并称自己更偏好爱因斯坦的观点，但他又认为这两种理论在观测上是等价的。从而他将相对性原理称作“洛伦兹-爱因斯坦”的基本假设，而“洛伦兹-爱因斯坦理论”这一名称也被其他人使用过数年之久。马克斯·普朗克也随后发表了他的第一篇有关相对论的论文，其中他将爱因斯坦的理论看作是洛伦兹理论的推广。据研究表明，普朗克在1906年曾使用词语“相对性理论”（Relativtheorie，这一名称是相对亚伯拉罕的“球体理论”而言的）和“洛伦兹-爱因斯坦理论”并称狭义相对论。爱因斯坦本人及其他一些人的称法是“相对性原理”，很长一段时间里这些不同的称呼被不同的物理学家交替使用着。
1906年考夫曼发表了他对加速电子荷质比测量的实验结果（即质量与速度的相关性），这一结果清楚地显示了和相对性原理及洛伦兹-爱因斯坦理论的相违背，却反而支持了亚伯拉罕理论。在这以后几年里，这一实验都被看作是反对狭义相对论的有力佐证，而洛伦兹对这一实验结果感到非常失望。然而德国物理学家阿尔弗雷德·布赫雷尔（1908年）等人的其后类似实验都支持洛伦兹-爱因斯坦理论，反对亚伯拉罕的理论。不过，后来有人指出所有以上提到的实验精度都不足以测量出洛伦兹-爱因斯坦理论和亚伯拉罕理论的区别，因此直到二十世纪四十年代更精确的实验结果得出后才真正显示出狭义相对论的正确性。

广义相对论
相对性原理
爱因斯坦于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。爱因斯坦试图将牛顿万有引力定律加以修改得能够与狭义相对论互相融合．初步结果显示这方向可行，然而，爱因斯坦并不满意，因其中涉及到一些尚未建立的假说。有一天，他坐在他喜好的椅子上思考问题时，忽然灵机一动，“假若一个人自由地坠落，他必不会感觉到自己的重量。”他后来描述这是他一生最快乐的思维，其赋予他深刻的印象，激励他继续发展出合理的引力理论。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约化成狭义相对论中的形式；而且没有任何局域实验能够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。

引力场方程的建立
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。

广义相对论的实验验证
广义相对论创立之初还没有一个稳固的实验观测基础来证实，爱因斯坦本人提出过三种验证广义相对论的实验方法，分别为水星轨道的近日点进动、太阳引力场中的光线偏折和光波的引力红移。在当时只有第一种方法是很早就被观测到的现象：1859年法国天文学家于尔班·勒威耶就发现水星的实际轨道进动与预期的并不十分相符，即使考虑到太阳系中其他行星的影响，实际的进动速度还是要比经典力学所预言的稍快一点（根据西蒙·纽康在1882年的计算，这个差值大约为每世纪43弧度秒）。在很长时间内这个原因都得不到合理的解释，经典的假说包括行星际尘埃、太阳本身未被观测到的椭球性、水星未被观测到的卫星、水内小行星的存在，甚至有人猜测牛顿的万有引力定律并非严格的平方反比律，但这些假说都没能获得成功。1915年，爱因斯坦在论文《用广义相对论解释水星近日点运动》中计算了水星在太阳引力场中的轨道进动并推导出了进动的角位移公式，所得的理论数值完全符合纽康的结果。

1911年爱因斯坦在论文《论引力对光的传播的影响》中提出光线在太阳附近经过时会因太阳引力场的作用导致传播方向发生偏折，不过直到1915年他才给出正确计算得出的偏折角度。当时正值第一次世界大战期间，英国与德国之间的学术交流也由此中断。所幸的是，英国天体物理学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿爵士当时在英国皇家天文学会任秘书一职，他通过来自荷兰物理学家威廉·德西特的论文和书信成为了第一个了解广义相对论的英国人。爱丁顿在当时是为数不多的具有良好数学功底从而能理解广义相对论的天文学家，也因为他是当时为数不多的国际主义者和和平主义者，这都使得他有兴趣去了解一名德国物理学家的理论。很快，爱丁顿成为了广义相对论在英国的主要支持者和推广者。战后，爱丁顿于1919年5月29日前往西非几内亚湾的普林西比岛观测日全食。日全食发生时他对太阳附近的恒星进行拍摄，由于光线在引力场中会发生偏折，拍摄到的恒星位置将会发生偏移。爱丁顿指出牛顿理论预言的偏移量将只有爱因斯坦理论所预言偏移量的一半，他的测量结果表明是支持爱因斯坦理论的。次年爱丁顿将这一结果发表并肯定了爱因斯坦的理论，这一发现随后被全球报纸竞相报导，一时间使爱因斯坦和广义相对论名声赫赫，有报道甚至撰文称“发现了一个新宇宙”。
1925年美国威尔逊山天文台的沃尔特·亚当斯对天狼星的伴星天狼B谱线的观测表明，谱线的频移基本符合广义相对论所预言的引力红移值。1959年的庞德-雷布卡实验利用穆斯堡尔效应测定的引力红移值和理论值相差不超过5%。此后广义相对论又产生了更多的实验验证方法，但那是二十世纪六十年代以后，天体物理学和宇宙学进入了所谓广义相对论的黄金时代之后的事，这部分内容详见下文当代天体物理学和宇宙学两节。

量子理论
旧量子论
普朗克能量子
1900年普朗克在黑体辐射研究中的能量量子化假说是量子理论建立的前奏。尽管在最初的思考中普朗克并不赞同玻尔兹曼的统计理论，但由于他发现无法通过经典的热力学定律来导出辐射定律，他不得不转而尝试统计规律，其结果就是普朗克黑体辐射定律。同时普朗克还计算得到了公式中的普适常数，即普朗克常数。然而即使如此，普朗克的能量量子化假说最初也未得到应有的重视，在当时的物理学界看来，将能量与频率联系起来（即

        ϵ
        =
        h
        ν

    {\displaystyle \epsilon =h\nu \,}

）是一件很不可理解的事，连普朗克本人对量子化也深感怀疑，他仍然试图寻找用经典手段解决问题的办法。
1905年，爱因斯坦在他的革命性论文《关于光的产生和转变的一个启发试探性的观点》中秉承了普朗克的能量量子化假说，提出了光量子的概念。在爱因斯坦看来，将光看作是一份份不连续的能量子将有助于理解一些电磁理论无法理解的现象：

如前所述，这里提到的阴极射线正是光电效应所产生的电流。爱因斯坦进一步将光量子概念应用到光电效应的解释中，并提出了描述入射光量子能量与逸出电子能量之间关系的爱因斯坦光电方程。虽然这一理论在1905年就已提出，真正通过实验验证则是美国物理学家罗伯特·密立根在1916年才完成的。密立根的光电效应实验测量了爱因斯坦所预言的遏制电压和频率的关系，其曲线斜率正是普朗克在1900年计算得到的普朗克常数，从而“第一次判决性地证明了”爱因斯坦光量子理论的正确。不过，密立根最初的实验动机恰恰相反，其本人和当时大多数人一样，对量子理论持相当大的保守态度。
1906年，爱因斯坦将普朗克定律应用于固体中的原子振动模型，他假设所有原子都以同一频率振动，并且每个原子有三个自由度，从而可求和得到所有原子振动的内能。将这个总能量对温度求导数就可得到固体热容的表达式，这一固体热容模型从而被称作爱因斯坦模型。这些内容发表于1907年的论文《普朗克的辐射理论和比热容理论》中。

玻尔模型
1903年，长冈半太郎最早发展出原子的准行星模型，称为半太郎土星模型。他认为，原子是由一个位于中心带正电的大圆球与上百个环绕在四周带负电的电子所组成，这些电子被静电力稳定束缚于原子内部，就如同由很多小颗粒物质组成的土星环因重力而稳定环绕于土星四周。半太郎声称，原子光谱应该直接与电子的轨道频率有关，而原子的放射性行为是因为偶而发生的土星环崩溃导致电子从原子里被射出。然而，半太郎模型的种种理论预测不符合实验结果。另外，办太郎模型的电子轨道，对于垂直于转动平面的震荡，无法维持稳定性。这稳定性问题最终促使长冈半太郎在1908年放弃这模型。
1908年至1909年间，欧内斯特·卢瑟福在研究α粒子散射的过程中发现了α粒子的大角度散射现象，从而猜想原子内部存在一个强电场。其后他于1911年发表了论文《物质对α、β粒子的散射和原子构造》，通过散射实验的结果提出了全新的原子结构模型，称为卢瑟福模型：正电荷集中在原子中心，即原子中心存在原子核，在原子核的四周是带负电的电子云。从拉塞福模型，拉塞福推导出散射公式，其预测与实验结果相符合。然而，在拉塞福散射实验里，主角是原子核，而电子并不重要，因此拉塞福不能无凭无据地给出原子的电子组态，也无法用这模型对于化学结合、元素列表、原子光谱给出解释。尽管拉塞福模型并不完备，它为后来的波耳模型奠定了良好的基础。
1912年至1913年间，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔指出，原子的稳定性问题不能在经典电动力学的框架下解决，而唯有依靠量子化的方法。玻尔从氢原子光谱的巴耳末公式和约翰尼斯·斯塔克的价电子跃迁辐射等概念受到启发，对围绕原子核运动的电子轨道进行了量子化，而原子核和电子之间的动力学则依然遵守经典力学，因此一般来说玻尔模型是一种半经典理论。这些内容发表在他1913年的著名三部曲论文《论原子构造和分子构造》中。论文中他建立了一个电子轨道量子化的氢原子模型，这一模型是基于两条假设之上的：

这一模型良好地描述了氢原子光谱的规律，并且和实验观测值相当符合。此外，玻尔还从对应原理出发，将电子轨道角动量也进行了量子化，并给出了电子能量、角频率和轨道半径的量子化公式。玻尔模型在解释氢原子的发射和吸收光谱中取得了重大成功，是量子理论发展的重要里程碑。
不过，玻尔模型只能解释氢原子光谱，对其他稍复杂的原子光谱就毫无办法，它创立之时人们还没有自旋的概念，从而玻尔模型无法解释原子谱线的塞曼效应和精细结构；玻尔模型也无法说明电子在两条轨道之间跃迁的过程中到底是处于一种什么状态。泡利批评这为“糟糕的跃迁”。
德国物理学家阿诺·索末菲在1914年至1915年间发展了玻尔理论，他提出了电子椭圆轨道的量子化条件，从而将开普勒运动纳入到量子化的玻尔理论中并提出了空间量子化概念，他还给量子化公式添加了狭义相对论的修正项。索末菲的量子化模型很好地解释了正常塞曼效应、斯塔克效应和原子谱线的精细结构，他的理论收录在他在1919年出版的《原子结构与光谱线》一书中。索末菲在玻尔模型的基础上给出了更一般化的量子化条件：

        ∮

          p

            i

        d

          q

            i

        =

          n

            i

        h

    {\displaystyle \oint p_{i}dq_{i}=n_{i}h\,\!}

，这一条件被称作旧量子条件或威耳逊-索末菲量子化定则，与之相关联的理论是埃伦费斯特指出的被量子化的物理量是一个绝热不变量。

波粒二象性
1905年爱因斯坦对电磁辐射的能量进行量子化从而提出了光量子的概念，但此时的光量子只是能量不连续性的一种体现，还不具有真实的粒子概念。1909年，爱因斯坦发表了《论我们关于辐射的本性和组成的观点的发展》，在这篇发言兼论文中爱因斯坦证明了如果普朗克黑体辐射定律成立，则光子必须携带有动量并应被当作粒子对待，同时还指出电磁辐射必须同时具有波动性和粒子性两种自然属性，这被称作波粒二象性。1917年，爱因斯坦在《论辐射的量子理论》中更深入地讨论了辐射的量子特性，他指出辐射具有两种基本方式：自发辐射和受激辐射，并建立了一整套描述原子辐射和电磁波吸收过程的量子理论，这不但成为五十年后激光技术的理论基础，还促成了现代物理学中迄今最精确的理论——量子电动力学的诞生。1923年，美国物理学家阿瑟·康普顿在研究X射线被自由电子散射的情况中发现X射线出现能量降低而波长变长的现象，他用爱因斯坦的光量子论解释了这一现象并于同年发表了《X射线受轻元素散射的量子理论》。康普顿效应从而成为了光子存在的论断性证明，它证明了光子携带有动量，爱因斯坦在1924年的短评《康普顿实验》中高度评价了康普顿的工作。
1923年，法国物理学家路易·德布罗意在光的波粒二象性，以及布里渊为解释玻尔氢原子定态轨道所提出的电子驻波假说的启发下，开始了对电子波动性的探索。他提出了实物粒子同样也具有波粒二象性的假说，对电子而言，电子轨道的周长应当是电子对应的所谓“位相波”波长的整数倍。德布罗意在他的博士论文中阐述了这一理论，但他同时认为他的电子波动性理论所描述的波的概念“像光量子的概念一样，只是一种解释”，因此真正的粒子的波函数的概念是等到薛定谔建立波动力学之后才完备的。另外，德布罗意在论文中也并没有明确给出物质波的波长公式

        λ
        =
        h

          /

        p

    {\displaystyle \lambda =h/p\,}

，虽然这一想法已经反映在他的内容中。德布罗意的博士论文被爱因斯坦看到后得到了很大的赞许，爱因斯坦并向物理学界广泛介绍了德布罗意的工作。这项工作被认为是统一了物质粒子和光的理论，揭开了波动力学的序幕。1927年，贝尔实验室的克林顿·戴维孙和雷斯特·革末进行了著名的戴维孙-革末实验，他们将低速电子射入镍晶体，观测每一个角度上被散射的电子强度，所得的衍射图案与布拉格预测的X射线的衍射图案相同，这是电子也会像波一样发生衍射的确凿证明。特别地，他们发现对于具有特定能量的入射电子，在对应的散射角度上散射最明显，而从布拉格光栅衍射公式得到的衍射波长恰巧等于实验中具有对应能量电子的德布罗意波长。

现代量子力学
矩阵力学
有别于旧量子论的现代量子力学的诞生，是以1925年德国物理学家维尔纳·海森堡建立矩阵力学和奥地利物理学家埃尔温·薛定谔建立波动力学和非相对论性的薛定谔方程，从而推广了德布罗意的物质波理论为标志的。矩阵力学是第一个完备且被正确定义的量子力学理论，通过将粒子的物理量阐释为随时间演化的矩阵，它能够解释玻尔模型所无法理解的跃迁等问题。矩阵力学的创始人是海森堡，另外他的德国同胞马克斯·玻恩和帕斯库尔·约当也做出了重要工作。
1924年，23岁的海森堡还只是哥廷根大学未取得终身教职的一名年轻教师，他于同年九月应玻尔的邀请来到哥本哈根进行六个月的交流访问，此间海森堡受到了玻尔和他的学生汉斯·克喇末等人的深刻影响。1925年海森堡回到哥廷根，在五月之前他的工作一直是致力于计算氢原子谱线并试图只采用可观察量来描述原子系统。同年六月为了躲避鼻炎的流行，海森堡前往位于北海东部并且没有花粉侵扰的黑尔戈兰岛。在那里他一边品味歌德的抒情诗集，一边思考着光谱的问题，并最终意识到引入不可对易的可观察量或许可以解决这个问题。其后他在回忆中写道：“当时正是凌晨三点，最终的计算结果即将出现在我面前，起初这让我深深震撼了。我非常兴奋以至于无法考虑睡觉的事，于是我离开房间前往岩石的顶端等待朝阳。”回到哥廷根后，海森堡将他的计算递交给沃尔夫冈·泡利和马克斯·玻恩评判，他对泡利附加评论说：“所有内容对我来说都还很不清楚，但似乎电子不应当在轨道上运动了”。在海森堡的理论中，电子不再具有明确的轨道，他从而意识到电子的跃迁几率并不是一个经典量，因为在描述跃迁的傅里叶级数中只有频率是可观察量。他用一个系数矩阵取代了经典的傅里叶级数，在经典理论中傅里叶系数表征着辐射的强度，而在矩阵力学中表征强度的则是位置算符的矩阵元的大小。海森堡理论的数学形式中系统的哈密顿量是位置和动量的函数，但它们不再具有经典力学中的定义，而是由一组二阶（代表着过程的初态和终态）傅里叶系数的矩阵给出。玻恩在阅读海森堡的理论时，发现这一数学形式可以用系统化的矩阵方法来描述，这一理论从而被称作矩阵力学。于是玻恩和他的助手约尔当一起发展了这种理论的严谨数学形式，他们的论文在海森堡的论文发表六十天后也公布于众。同年11月16日，玻恩、海森堡和约尔当三人又联合发表了一篇后续论文，论文将情形推广到多自由度及含有简并、定态微扰和含时微扰，全面阐述了矩阵力学的基本原理：

所有的可观察量都可用一个厄米矩阵表示，一个系统的哈密顿量是广义坐标矩阵和与之共轭的广义动量矩阵的函数。
可观察量的观测值是厄米矩阵的本征值，系统能量是哈密顿量的本征值。
广义坐标和广义动量满足正则对易关系（强量子条件）。
跃迁频率满足频率条件。
如上所述，海森堡的矩阵力学所基于的观念是，电子本身的运动是无法观测的，例如在跃迁中只有频率是可观察量，只有可观察量才可被引入物理理论中。因此如果不能设计一个实验来准确观测电子的位置或动量，则谈论一个电子运动的位置或动量是没有意义的。1927年，海森堡从位置和动量的共轭对易关系推导出了两者的不确定性之间的关系，这被称作不确定性原理。海森堡设想了一个理想实验，即著名的海森堡显微镜实验，来说明电子位置和动量的不确定性关系；以及通过斯特恩-盖拉赫实验来说明自旋的几个正交分量彼此之间的不确定性关系。不过，玻尔虽然对海森堡的不确定性原理表示赞同，却否定了他的理想实验。玻尔认为不确定性原理其实是波粒二象性的体现，但实验观测中只能展示出粒子性或波动性两者之一，即不可能同时观测到电子的粒子性和波动性，这被玻尔称作互补原理。海森堡的不确定性原理、玻尔的互补原理和波恩的波函数统计诠释以及相关联的量子观念，构成了被当今物理学界最为认可的量子力学思想——哥本哈根诠释。

波动力学
1925年，在苏黎世大学担任教授的埃尔温·薛定谔读到了德布罗意有关物质波理论的博士论文，薛定谔本人又受爱因斯坦波粒二象性等思想的影响颇深，他从而决定建立一个描述电子波动行为的波方程。当时由于人们还不十分理解电子自旋这一量子力学中最大的相对论效应，薛定谔还无法将波动方程纳入狭义相对论的框架中，他从而试图建立了一个非相对论性的波方程。1926年1月至6月间，薛定谔发表了四篇都名为《量子化就是本征值问题》的论文，详细论述了非相对论性电子的波动方程、电子的波函数以及相应的本征值（量子数）。哈密顿曾认为力学是波动理论在波长为零时的极限情形，而薛定谔正是受此引导发展了这一观念，他将哈密顿力学中的哈密顿-雅可比方程应用于爱因斯坦的光量子理论和德布罗意的物质波理论，利用变分法得到了非相对论量子力学的基本方程——薛定谔方程。
薛定谔发现这个定态方程的能量本征值正对应着氢原子的能级公式，由此他得出，量子化条件是不需要像玻尔和索末菲那样人为引入的，它可以很自然地从本征值问题推出。在三维球坐标系下将薛定谔方程应用于氢原子可以得到三个量子化条件：轨道量子数（决定电子的能级）、角量子数（决定电子的轨道角动量）和磁量子数（决定电子在垂直方向的磁矩）。在其后的论文中，他分别讨论了含时的薛定谔方程、谐振子、微扰理论，并应用这些理论解释了斯塔克效应和色散等问题。薛定谔把自己的理论称作波动力学，这成为了现代量子力学的另一种形式。特别是，薛定谔的理论是以一个偏微分方程为基础的，这种波动方程对人们而言相当熟悉，相比之下海森堡的矩阵力学所采用的数学形式则不那么易懂（在海森堡的理论之前，矩阵只是数学家的玩具，从未被引入任何物理理论中）。因此一开始波动力学比矩阵力学要更受科学界的青睐，爱因斯坦、埃伦费斯特等人对薛定谔的工作都非常赞赏。直到1926年薛定谔在研究海森堡的理论之后，发表了《论海森堡、玻恩与约尔当和我的量子力学之间的关系》，证明了两种理论的等价性；不过，对当时大多数的物理学家而言，波动力学中数学的简明性仍然是显而易见的。
波动力学建立后，人们还一直不清楚波函数的物理意义，薛定谔本人也只能认为波函数代表着粒子波动性的振幅，而粒子则是多个波函数所构成的波包（所谓电子云模型）。1926年，玻恩在爱因斯坦光量子理论中光波振幅正比于光量子的几率密度这一观点的启发下，联系到量子力学中的散射理论，提出了波函数的统计诠释：波函数是一种几率波，它的振幅的平方正比于粒子出现的几率密度，并且波函数在全空间的积分是归一的。玻恩由于波函数的统计诠释获得了1954年的诺贝尔物理学奖。

相对论量子力学
1921年，德国物理学家阿尔弗雷德·朗德指出反常塞曼效应意味着电子的磁量子数只能为半整数。1924年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利提出这个半整数代表着电子的第四个自由度，并在此基础上提出了泡利不相容原理。泡利最初未能对这第四个自由度的物理意义作出解释，但其后美国物理学家拉尔夫·克罗尼格提出这个自由度可以看作是电子的一种内禀角动量，相当于电子在沿自己的轴旋转，然而泡利对此不以为然，他很反对将这种经典力学模型引入量子力学中。不过仅半年后，埃伦费斯特的两个学生：乌伦贝克和古兹米特再次提出了类似的自旋假说，两人在埃伦费斯特的推荐下投稿给《自然》杂志。尽管洛伦兹从这种假说得出电子表面速度将远远大于光速，但其后由于玻尔、海森堡和英国物理学家卢埃林·托马斯等人在相对论力学下的计算都支持这一理论，海森堡和约尔当用矩阵对自旋做了充分的描述，自旋模型最终得到了充分肯定。不过，泡利始终反对这种“电子自转”的经典模型，而他最终也真正做到了将电子自旋和自转严格区别：自旋并不是电子做的经典的自转，它应当理解为电子的一种内禀属性，这种属性被泡利用量子化的矩阵来描述。泡利后来将自旋的概念引入薛定谔方程中，得到了在外加电磁场作用下考虑电子自旋的量子力学波动方程，即泡利方程。

1928年，英国物理学家保罗·狄拉克在泡利方程的基础上，试图建立一个满足洛伦兹协变性并能够描述自旋为1/2粒子的薛定谔方程，这么做的部分动机也是试图解决描述自旋为零的相对论性波方程——克莱因-戈尔登方程所出现的负值概率密度和负能量的问题。狄拉克考虑到薛定谔方程只含对时间的一阶导数而不具有洛伦兹协变性，他从而引入了一组对空间的一阶导数的线性叠加，这组叠加的系数是满足洛伦兹协变性的矩阵。由于系数是矩阵，则原有的波函数必须改为矢量函数，狄拉克将这些矢量函数称作旋量。如此得到的波动方程被称作狄拉克方程，它成为了相对论量子力学的基本方程，同时它在量子场论中也是描述自旋为1/2粒子（夸克和轻子）的基本旋量场方程。在此项工作中狄拉克首创了“量子电动力学”一词，他从而被看作是量子电动力学的创始人。狄拉克发现，虽然旋量的概率密度可以保证为正值，方程的本征值却仍然会出现负能量。在理论上如果电子可以拥有能级低至静止能量负值的负能量态，则所有的电子都能通过辐射光子而跃迁到这一能级，狄拉克由此推算出在这种情形下整个宇宙会在一百亿分之一秒内毁灭。狄拉克对这一问题的解释是著名的狄拉克之海：真空中排满了具有负能量的电子，在泡利不相容原理的制约下正能量的电子无法跃迁到负能量态。同时，狄拉克还由此提出了反电子的存在，它同时具有负能量态电子的所有相反属性，即具有正能量和正电荷。1932年狄拉克关于反物质存在的预言通过美国物理学家卡尔·安德森使用宇宙射线制造出正电子的实验得到了证实。
1930年，狄拉克出版了他的量子力学著作《量子力学原理》，这是整个科学史上的一部里程碑之作，至今仍然是流行的量子力学教材之一。狄拉克在这部著作中将海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学统一成同一种数学表达：

用相空间中的厄米算符来表示可观察量，并用希尔伯特空间中的矢量来表示系统的量子态。
对可观察量而言，厄米算符的本征态构成一个正交归一的完备坐标系，所有可观察量的测量值都是厄米算符的本征值，对系统的测量会导致系统的波函数坍缩到对应的本征态。
共轭算符之间满足正则对易关系，从而可得到不确定性原理。
量子态随时间的动力学演化可由含时的薛定谔方程描述（薛定谔绘景），算符随时间的动力学演化可由类似的海森堡方程描述（海森堡绘景），这两者是等价的。
1939年狄拉克引入了他的数学符号系统——狄拉克符号，并应用到《量子力学原理》中。直到今天，狄拉克符号仍然是最广泛使用的一套量子力学符号系统。

玻尔-爱因斯坦论战
玻尔、海森堡等人建立哥本哈根诠释之后，立刻遭到了以爱因斯坦为首的一批物理学家的反对。爱因斯坦非常反对哥本哈根学派所作出的波函数的诠释、不确定性原理以及互补原理等观点。在爱因斯坦看来，电子的这种“自由意志”行为是违反他所钟爱的因果律的，他从而认为波函数只能反映一个系综的粒子的量子行为，而不像是玻尔所说的一个粒子的行为。这种矛盾引发了分别以玻尔和爱因斯坦为代表的两种学说的论战，时间长达半个多世纪之久。

1927年的第五次索尔维会议上双方爆发了公开的论战。德布罗意在会中发表了他原创的导航波理论，其可以对于波函数的统计诠释给出另一种替代诠释，然而这理论遭到玻尔与薛丁格等人大肆抨击。德布罗意因此期望爱因斯坦给予支持，但是爱因斯坦选择保持沉默。其后玻恩和海森堡发表了他们关于矩阵力学与的观点，并在最后陈述说：“我们主张，量子力学是一种完备的理论，它的基本物理假说和数学假设是不能进一步被修改的。”爱因斯坦除了对于统计诠释发表一些简单的反对意见以外，并没有在会议中发表甚么意见，但在住宿旅馆的餐厅里，他与玻尔等人进行了多次激荡的研讨，爱因斯坦提出一个理想实验：爱因斯坦狭缝，用来质疑位置-动量不确定性原理的正确性。后来玻尔和海森堡等人对爱因斯坦的理想实验做了批判，但爱因斯坦并没有因此改变自己的观点。于是在三年后的第六次索尔维会议上，爱因斯坦再次提出了另一个理想实验：爱因斯坦光盒，用来说明时间-能量不确定性原理的不正确。这一理想实验起初让玻尔非常困扰，但经过一天的思索，他发现爱因斯坦忽略了测量时的广义相对论效应导致的时间不确定性，从而不确定性原理仍然成立。
两次挑战不确定性原理的失败尝试，迫使爱因斯坦认识到量子力学理论本身是自洽的，他从而转向讨论量子力学的完备性。1935年爱因斯坦和美国物理学家鲍里斯·波多尔斯基、纳森·罗森联合发表了论文《能认为量子力学对物理实在的描述是完备的吗？》，提出量子力学对物理实在的描述是不完备的。为了说明这一点，他们提出了一个著名的理想实验：爱因斯坦-波多尔斯基-罗森佯谬（也称作EPR佯谬）并从这个实验得到结论：或者，在量子力学中波函数对物理实在的描述是不完备的；或者，两个对应于不可对易算符的物理量不能同时是实在的。而后他们通过分析指出，如果否定第一点则也必须否定第二点，从而波函数对物理实在的描述是不完备的。不过在玻尔看来，从实证主义的意义上说这种佯谬根本不成立，因为哥本哈根学派认为只有可观测才意味着物理实在。尽管如此，爱因斯坦和玻尔两个人终生都没有被对方说服。同年，爱因斯坦和薛定谔就EPR佯谬在书信中交换了意见。薛定谔为了进一步显示量子力学的不完备性，将量子力学应用到宏观效应中，从而构思了著名的薛定谔猫思想实验。1953年，英国物理学家大卫·玻姆同样认为哥本哈根诠释对物理实在的解释是不完备的，需要附加的参量来描述，他从而提出隐变量理论；1965年，北爱尔兰物理学家约翰·贝尔在此基础上提出贝尔不等式，这为隐变量理论提供了实验验证方法。从二十世纪七十年代至今，对贝尔不等式的验证给出的大多数结果是否定的；即使如此，玻尔-爱因斯坦论战的结果至今还未有最终的定论。

量子场论
量子电动力学
量子电动力学起源于1927年保罗·狄拉克将量子理论应用于电磁场量子化的研究工作。他将电荷和电磁场的相互作用处理为引起能级跃迁的微扰，能级跃迁造成了发射光子数量的变化，但总体上系统满足能量和动量守恒。狄拉克成功地从第一性原理导出了爱因斯坦系数的形式，并证明了光子的玻色-爱因斯坦统计是电磁场量子化的自然结果。现在人们发现，能够精确描述这类过程是量子电动力学最重要的应用之一。另一方面，狄拉克所发展的相对论量子力学是量子电动力学的前奏，狄拉克方程作为狭义相对论框架下量子力学的基本方程，所描述的电子等费米子的旋量场的正则量子化是由匈牙利-美国物理学家尤金·维格纳和约尔当完成的。狄拉克方程所预言的粒子的产生和湮没过程能用正则量子化的语言重新加以描述。
经历了早期取得的成功之后，量子电动力学遭遇了理论上一系列严重的困难：很多原本看上去平常的物理量，例如在外界电场作用下电子的能态变化（在量子电动力学的观点看来属于电子和光子的相互作用），在量子场论的计算方法下会发散为无穷大。到了二十世纪四十年代，这一问题被美国物理学家理查德·费曼、朱利安·施温格、日本物理学家朝永振一郎等人突破性地解决了，他们所用的方法被称为重整化。尽管他们各自研究所用的数学方法不同，美籍英裔物理学家弗里曼·戴森于1949年证明了费曼所用的路径积分方法和施温格与朝永振一郎所用的算符方法的等价性。量子电动力学的研究在这时达到了顶峰，费曼所创造的费曼图成为了研究相互作用场的微扰理论的基本工具，从费曼图可直接导出粒子散射的S矩阵。费曼图中的内部连线对应着相互作用中交换的虚粒子的传播子，连线相交的顶点对应着拉格朗日量中的相互作用项，入射和出射的线则对应初态和末态粒子的能量、动量和自旋。由此，量子电动力学成为了第一个能够令人满意地描述电子与反电子（旋量场）和光子（规范场）以及粒子产生和湮没的量子理论。
量子电动力学是迄今为止建立的最精确的物理理论：量子电动力学的实验验证的主要方法是对精细结构常数的测量，至今在不同的测量方法中最精确的是测量电子的反常磁矩。量子电动力学中建立了电子的无量纲旋磁比（即朗德g因子）和精细结构常数的关系，磁场中电子的回旋频率和它的自旋进动频率的差值正比于朗德g因子。从而将电子回旋轨道的量子化能量（朗道能级）的极高精度测量值和电子两种可能的自旋方向的量子化能量相比较，就可从中测得电子自旋g因子，这项工作是由哈佛大学的物理学家于2006年完成的，实验测得的g因子和理论值相比误差仅为一万亿分之一，而进一步得到的精细结构常数和理论值的误差仅为十亿分之一。对里德伯常量的测量到目前为止是精度仅次于测量反常磁矩的方法，但它的精确度仍要低一个数量级以上。

量子色动力学
二十世纪五十年代气泡室和火花室的发明，使实验高能物理学家发现了一批种类数量庞大并仍在不断增长的粒子——强子，种类如此繁多的一批粒子应当不会是基本粒子。维格纳和海森堡起初按电荷和同位旋对这些强子进行了分类，1953年美国物理学家默里·盖尔曼和日本物理学家西岛和彦在分类时又考虑了奇异数。1961年，盖尔曼和以色列物理学家尤瓦尔·奈曼）进一步提出了强子分类的八重态模型。盖尔曼和苏联物理学家乔治·茨威格于1963年修正了由日本物理学家坂田昌一早先提出的理论，并提出强子的分类情形可以用强子内部存在的具有三种味的更基本粒子——夸克来解释。
苏联物理学家尼古拉·博戈柳博夫和他的学生在1965年提出，对于由三个反对称的（即具有同向自旋）奇夸克组成的Ω重子，由于这种情形违反泡利不相容原理，夸克应当具有一个另外的量子数。同样的情形也出现在Δ++重子中，在夸克模型中它由三个反对称的上夸克组成。同年，日本物理学家南部阳一郎等人分别独立提出夸克应当具有一个额外的SU(3)规范对称的自由度，这种自由度后来被称作色荷。南部等人还进一步提出了传递夸克之间相互作用的媒介子模型，这种媒介子是一组八种色的规范玻色子：胶子。
实验中对自由夸克的检测总是以失败告终，这使得盖尔曼一再声称夸克只是存在于数学上的结构，不代表真实的粒子；不过他的意思实际是指夸克是被禁闭的。费曼认为高能实验已经证明了夸克是物理实在的粒子，并按他的习惯称之为部分子。盖尔曼和费曼的不同观点在理论物理学界产生了深刻的分歧，费曼坚持认为夸克和其他粒子一样具有位置和动量的分布，盖尔曼则认为虽然特定的夸克电荷是可以定域化的，但夸克本身则有可能是无法定域化的。美国物理学家詹姆斯·比约肯指出如果夸克真的像部分子那样是实在的点粒子，则电子和质子的深度非弹性散射将满足特定关系，这一实验由斯坦福直线加速器中心于1968年证实。1973年，美国物理学家戴维·格娄斯和他的学生弗朗克·韦尔切克，以及美国物理学家休·波利策发现了强相互作用中的渐近自由性质，这使得物理学家能够利用量子场论中的微扰方法对很多高能实验作出相当精确的预言。1979年，德国电子加速器中心的正电子-电子串联环形加速器（PETRA）发现了胶子存在的直接证据。
与高能下的渐进自由相对的是低能下的色禁闭：由于色荷之间的作用力不随距离增大而减小，现在普遍认为夸克和胶子永远无法从强子中释放。这一理论已经在格点量子色动力学的计算中被证实，但没有数学上的严格分析。克雷数学研究所悬赏一百万美元的“千禧年大奖难题”之一正是严格证明色禁闭的存在。

原子核物理和粒子物理
原子核物理学
欧内斯特·卢瑟福在1911年在卢瑟福模型里提议，在原子的中心存在著原子核，之后，他的学生汉斯·盖革和欧内斯特·马斯登做实验证实这划时代理论，从此开启了一门新的物理学分支——原子核物理学。在这之前的几个代表性发现包括：1896年法国物理学家亨利·贝可勒尔发现天然放射性；居里夫妇于1898年发现放射性元素钋、1902年发现放射性元素镭；1899年，从铀的放射线中，卢瑟福发现了α射线和β射线隔年，法国物理学家保罗·维拉尔发现γ射线，而卢瑟福和贝可勒尔等人又通过多个实验进一步判断了这几种射线的本质。1919年，卢瑟福使用α粒子（氦核）轰击氮原子，将氮原子的一个质子击走，首次通过人工核嬗变制成氧-17。
二十世纪二十年代，量子力学的建立给原子核物理带来了崭新的面貌。1932年密立根的学生卡尔·安德森在不了解狄拉克理论的情况下通过观测云室中的宇宙射线发现了正电子。同年，查德威克在卢瑟福提出的原子核内具有中子的假说的基础上，在卡文迪许实验室进行了一系列粒子撞击实验，并计算了相应粒子的能量。查德威克的实验证实了原子核内中子的存在，并测定了中子的质量。中子的发现改变了原子核原有的质子-电子模型，维尔纳·海森堡提出新的质子-中子模型，在这模型里，除了氢原子核以外，所有原子核都是由质子与中子组成。1934年，法国的约里奥-居里夫妇通过用放射性钋所产生的α射线轰击硼、镁、铝等轻元素，会发射出很多粒子产物，尽管之后移开放射性钋，仍旧会继续发射粒子产物，这个现象导致了他们发现了人工放射性。1934年，意大利物理学家恩里科·费米在用中子轰击当时已知的最重元素——92号元素铀时，得到了一种半衰期为13分钟的放射性元素，但它不属于任何一种已知的重元素。费米等人怀疑它是一种未知的原子序数为93的超铀元素，但在当时的条件下他无法做出判断。同年，费米又通过用中子和氢核碰撞获得了慢中子，慢中子的产生大大加强了中子在原子核实验中的轰击效果。

1938年德国化学家奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼用慢中子轰击铀，从中得到了较轻的元素：镧和钡。哈恩将这一结果发信给当时受纳粹迫害而流亡中的好友，奥利地-瑞典物理学家莉泽·迈特纳，称自己发现了一种“破裂”的现象。迈特纳次年在玻尔的肯定下发表了论文《中子导致的铀的裂体：一种新的核反应》，将这种现象称作核裂变，并为裂变提供了理论上的解释。迈特纳所用的解释就是爱因斯坦的狭义相对论中的质能等价关系，从而解释了裂变中产生的巨大能量的来源。她计算出每个裂变的原子核会释放2亿电子伏特的能量，这一理论解释奠定了应用原子能的基础。同年，德国-美国物理学家汉斯·贝特解释了恒星内部的核聚变循环。

粒子物理学
介子的发现
粒子物理学是原子物理和原子核物理在高能领域的一个重要分支，相对于偏重于实验观测的原子核物理学，粒子物理更注重对基本粒子的物理本性的研究。就实验方面而言，研究粒子物理所需的能量往往要比原子核物理所需的高得多，在回旋加速器发明以前，很多新粒子都是在宇宙射线中发现的，如正电子。1935年，日本物理学家汤川秀树提出了第一个重要的核子间强相互作用的理论，从而解释了原子核内的质子和中子如何束缚在一起的。在汤川的理论中，核子间的作用力是靠一种虚粒子——介子来完成的。介子所传递的强相互作用能够解释原子核为何不在质子间相对较弱的电磁斥力下崩塌，而介子本身具有的两百多倍电子静止质量也能解释为什么强相互作用相比于电磁相互作用具有短很多的作用范围。1937年，安德森等人在宇宙射线中发现了质量约为电子静止质量207倍的新粒子——μ子，人们起初以为μ子正是汤川预言的介子，从而称之为μ介子。然而随着研究发现，μ子和原子核的相互作用非常微弱，事实证明它只是一种轻子。1947年，英国布里斯托尔大学的物理学家塞西尔·鲍威尔等人通过对宇宙射线照相发现了质量约为电子静止质量273倍的π介子，从而证实了汤川的预言。

中微子的发现
1914年詹姆斯·查德威克发现β衰变的谱线是连续谱，这表明在β衰变中存在一部分未知的能量损失。为此，沃尔夫冈·泡利于1930年提出中微子假说：在β衰变过程中，伴随每一个电子有一个轻的中性粒子一起被发射出来，泡利当时将这种粒子称作中子。但随后查德威克于1932年发现了“真正”的大质量中子后，这种中性粒子后来被费米改成了现在具有意大利文风格的名字，称作（反）中微子。1934年，费米在此基础上将产生电子和中微子的过程和产生光子的过程进行了类比，提出中子和质子只是核子的两种状态，β衰变即这两种状态之间的跃迁过程，从中会释放出电子和中微子；而相对于电磁相互作用释放的光子，释放电子和中微子的相互作用被称作弱相互作用。意大利物理学家维克和汉斯·贝特后来用费米的衰变理论预言了第三种β衰变的形式：电子俘获，这一预言后来也被实验证实。1953年，洛斯阿拉莫斯国家实验室的克莱德·科温和弗雷德里克·莱因斯等人利用核反应堆的β衰变产生的反中微子对质子进行散射，通过测量得到的中子和正电子的散射截面直接证实了反中微子的存在。相关论文《自由中微子的探测：一个证实》于1956年发表在《科学》杂志上，这一结果获得了1995年的诺贝尔物理学奖。

夸克模型的建立
如前所述，夸克模型是由盖尔曼和乔治·茨威格在1964年分别独立提出的，在他们的模型中，强子由三种味的夸克：上夸克、下夸克和奇夸克组成，这三种夸克决定了强子具有的电荷和自旋等属性。物理学界对这个模型最初的意见是具有争议的，包括争论夸克是否是一种物理实在，还是只是为了解释当时无法解释的一些现象而提出的抽象概念。不到一年之后，美国物理学家谢尔登·格拉肖和詹姆斯·比约肯扩展了夸克模型，他们预言还有第四种味的夸克：粲夸克存在。这个预言能够更好地解释弱相互作用，使夸克数和当时已知的轻子数相等，并暗示了一个能够给出已知介子的质量的质量公式。
1968年，在斯坦福直线加速器中心进行的非弹性电子散射实验表明质子具有更小的点粒子结构，不是一种基本粒子。当时的物理学家并不倾向于将这些更小的粒子称为夸克，而是按费曼的习惯称之为部分子parton。后来这个实验的产物被判断为上夸克和下夸克，但部分子这一名称仍被沿用至今，它被用于强子的组成部分的统称（夸克、反夸克和胶子）。深度非弹性散射实验还间接证实了奇夸克的存在，奇夸克的证实为1947年在宇宙射线中发现的K介子和π介子提供了解释。1970年，格拉肖等人再次撰文论证了粲夸克的存在性。1973年，夸克的味增加到六种，这是由日本物理学家小林诚和益川敏英在实验上观察到CP破坏并认为这一对夸克可以对此加以解释而提出的。这两种新夸克被称作顶夸克和底夸克。1974年11月，两组团队几乎在同一时间观测到了粲夸克，他们是伯顿·里克特领导的斯坦福直线加速器中心和丁肇中领导的布鲁克海文国家实验室。实验中观测到的粲夸克是和反粲夸克一起束缚在介子中的，而这两个研究小组分别给了这种介子不同的符号标记：J和ψ，从而这种介子后来被称作J/ψ介子。这个发现终于使夸克模型得到了物理学界的普遍公认
。1977年，费米实验室的利昂·莱德曼领导的研究小组发现了底夸克，这为顶夸克的存在提供了强烈暗示。但直到1995年顶夸克才被费米实验室的另一组研究团队发现，

宇称不守恒的发现
二十世纪五十年代人们在加速器实验中观测到为数众多的“奇异粒子”，它们具有协同产生，非协同衰变的特性。盖尔曼为此引入了一个新的量子数：奇异数，来解释这一特性，即在强相互作用下奇异数守恒，而在弱相互作用下奇异数不守恒。其中在K介子的衰变过程中，人们发现有两种质量、寿命和电荷都相同的粒子：θ介子和τ介子，它们唯一的区别是衰变后产物不同：一个衰变为两个π介子，另一个衰变为三个π介子。其中π介子具有负的宇称，从而衰变为两个π介子意味着这种粒子具有正的宇称，而衰变为三个则意味着有负的宇称。如果宇称守恒定律成立，则表明这两种粒子虽然其他性质都相同却不是同一种粒子，果真如此为何θ介子和τ介子的性质如此相同？这一难题当时被称作θ-τ之谜。
1956年，当时在美国的物理学者李政道和杨振宁发表了著名论文《弱相互作用中的宇称守恒质疑》，在这篇文章中他们认为，θ-τ之谜所带来的宇称不守恒问题不是一个孤立事件，宇称不守恒很可能就是一个普遍性的基础科学原理。在电磁相互作用及强相互作用中，宇称确实守恒，因此在那时期的科学家猜想在弱相互作用中宇称也守恒，但这一点尚未得到实验验证。李杨二人的理论研究结果显示出，在弱相互作用中，宇称并不守恒。他们提出了一个在实验室中验证宇称守恒性的实验方案。李政道随即请求吴健雄对于这一点进行实验验证。吴健雄选择了具有放射性的钴-60样品进行该实验，成功证实了宇称在弱相互作用中确实不守恒。Θ+和τ+后来被证明是同一种粒子，也就是K介子，K+。
宇称不守恒是粒子物理学领域一项重要发现，其对于标准模型的建立非常重要。为了表彰李杨二人做出的理论贡献，他们于1957年被授以诺贝尔物理学奖。

标准模型的建立
按美国物理学家史蒂文·温伯格的说法，在五六十年代粒子物理学产生了三个“出色的想法”：盖尔曼的夸克模型、1954年杨振宁和罗伯特·米尔斯将规范对称性推广至非阿贝尔群（杨-米尔斯理论）来解释强相互作用和弱相互作用、自发对称性破缺（希格斯机制）。二十世纪六十年代，人们对这些发展之间的联系有了更深刻的理解，谢尔登·格拉肖开始了将电磁理论和弱相互作用理论统一起来的尝试。1967年，温伯格和巴基斯坦物理学家阿卜杜勒·萨拉姆试图在杨-米尔斯理论的基础上将规范场论应用到强相互作用，但仍然遇到了杨-米尔斯理论无法解释粒子的静止质量在规范理论中为零及不可重整化等问题。后来温伯格在反思中发现可以将规范场论应用到格拉肖的电弱理论中，因为在那里可以引入自发对称性破缺的希格斯机制，希格斯机制能够为所有的基本粒子赋予非零静止质量。结果证明这一理论非常之成功，它不仅能够给出规范玻色子的质量，还能给出电子及其他轻子的质量。特别地，电弱理论还预言了一种可观测的实标量粒子——希格斯玻色子。温伯格和萨拉姆都认为这个理论应当是可重整化的，但他们没有证明这一点。1973年欧洲核子研究组织（CERN）发现了中性流，后来斯坦福直线加速中心于1978年在电子-核子散射中观测到了中性流的宇称破缺，至此电弱理论被物理学界完全接受了。
电弱理论的成功重新唤起了人们对规范场论的研究兴趣，1973年，美国物理学家戴维·格娄斯和他的学生弗朗克·韦尔切克，以及美国物理学家休·波利策发现了非阿贝尔规范场中的渐近自由性质。而他们也给出了对于观察不到静止质量为零的胶子的解释：胶子如同夸克一样，由于色荷的存在而受到色禁闭的约束从而无法独立存在。在统合了电弱理论和量子色动力学的基础上，粒子物理学建立了一个能够描述除引力以外的三种基本相互作用及所有基本粒子（夸克、轻子、规范玻色子、希格斯玻色子）的规范理论——标准模型，二十世纪中叶以来高能物理的所有实验成果都符合标准模型的预言。然而，标准模型不但无法将引力，以及近年来提出的暗物质与暗能量包含在内，它所预言的希格斯玻色子的存在还没有确凿的实验证实，它也没有解释中微子振荡中的非零质量问题。2008年起在欧洲核子研究组织开始运行的大型强子对撞机的主要实验目的之一，就是对希格斯玻色子的存在性进行验证；2013年3月14日，欧洲核子研究组织发表新闻稿正式宣布探测到希格斯玻色子。

近代物理的其他发展
凝聚态物理学
凝聚体物理学成为了目前物理学最为活跃的领域之一。仅在美国，该领域的研究者就占到该国物理学者整体的近三分之一，凝聚体物理学部也是美国物理学会最大的部门。早期的凝聚态物理是基于经典或半经典理论的，例如在金属电子论中服从玻尔兹曼统计的自由电子气体模型，后来泡利在此基础上引入了由费米和狄拉克各自独立建立的费米-狄拉克统计使之成为一种半经典理论，建立了金属电子的费米能级等概念；以及彼得·德拜改进了固体比热容的爱因斯坦模型，建立了更符合实际情形的德拜模型。1912年，劳厄、威廉·亨利·布拉格爵士和其子威廉·劳伦斯·布拉格爵士从晶体的X射线衍射提出了晶格理论，这成为了晶格结构分析的基础，也标志着近代固体物理学的开端。
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·巴丁等人于1947年12月23日制造出世界上第一只晶体管。
凝聚态物理学发展的另一个活跃领域是低温方向：1911年，荷兰物理学家卡末林·昂内斯发现水银在4.2K的低温时电阻率消失为零，这被称作超导电性。对超导电性本质的解释始终是物理学家难以解决的一个问题，即使是在布洛赫建立能带理论之后。1933年，德国物理学家瓦尔特·迈斯纳在实验中发现超导体内部的磁场总保持为零，这被称作迈斯纳效应。人们从中发现，超导体的这种完全抗磁性实际来自固体本身的一种热力学态，这种热力学态正是具有超导电性和完全抗磁性这两种属性。为了进一步解释超导电性，人们曾提出过一系列唯象理论，如二流体模型（戈特、亨德里克·卡西米尔，1934年）、伦敦方程（属于经典电动力学理论，伦敦兄弟，1935年）、金兹堡-朗道方程（金兹堡、朗道，1950年）。直到1956年，美国物理学家利昂·库珀利用量子场论方法建立了库珀对的概念，当电子能量低于费米能时，库珀对由两个动量和自旋都大小相等方向相反的电子结合而形成。1957年，库珀和巴丁、约翰·施里弗三人在此基础上共同提出了超导的微观理论，又称作BCS理论，至此在微观上解释了超导电性。1962年，剑桥大学的布赖恩·约瑟夫森应用BCS理论计算出基于量子隧道效应的约瑟夫森效应。

当代天体物理学
天体物理学是一门相当新近发展的科学领域。在十九世纪，研究重心逐渐从天文学转变至天体物理学，这可以归功于三项重要科技突破：几何视差、光谱学与天体摄影。使用几何视差方法，天体物理学者可以准确地测量恒星距离。光谱学技术的发展使得检试天体的物理与化学性质成为可能。天体摄影增进天文学者通过可见光观测与探索天体现象的能力。这些突破加上新一代望远镜，以及对于包括量子力学、广义相对论在内的基本科学的深切了解，导致了二十世纪天体物理学的快速发展。
爱因斯坦建立广义相对论之初，由于场方程的复杂性他一时还无法找到场方程的任何一种精确解。在他研究水星近日点进动的问题中，他在近似计算了无转动无电荷的球形质量的引力场。然而就在广义相对论建立的同时，1915年12月德国物理学家卡尔·史瓦西给了他一个惊喜，史瓦西使用了球坐标求得了这个问题的精确解。史瓦西解预言了在引力场非常强的情形下光也无法逸出的可能性，从而在理论上证明了黑洞的存在。。1930年，印度物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡根据广义相对论计算出质量大于1.4倍太阳质量（钱德拉塞卡极限）的非转动星体会因引力坍缩成为电子简并态。爱丁顿虽然在理论上支持黑洞存在的可能性，但同时认为钱德拉塞卡的观点事实上不能成立，他认为“应当有某种自然定律阻止恒星出现这种荒唐的行为”。当时的物理学家如玻尔、亨利·罗素等人都赞同钱德拉塞卡的理论，但出于爱丁顿声望的原因，他们并没有公开对钱德拉塞卡表示支持。不过从某种意义上说，爱丁顿也是正确的，当恒星质量大于钱德拉塞卡极限后，确实仍然会有中子简并压力阻止恒星继续坍缩。到了1939年，美国物理学家罗伯特·奥本海默等人推算了这种情形的恒星质量上限，这个极限被称作托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限（1.5至3倍太阳质量）。当今的天体物理学家普遍认为，除非有如未知的夸克简并压力一类因素的存在，质量大于托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限的恒星将最终会坍缩为钱德拉塞卡所预言的黑洞。即使如此，史瓦西解作为当时能够描述黑洞行为的唯一精确解，由于具有一些让人看似不大优美的性质（如

        r
        =
        2
        M

    {\displaystyle r=2M\,}

处的坐标奇点）以及难以与实验观测相联系，一直没有进入主流物理学研究的视野，关于黑洞的理论乃至整个广义相对论领域的研究由此搁置了二十年之久。

直到1958年，美国物理学家大卫·芬克尔斯坦从史瓦西度规中引入了视界的概念，并建立了相应的爱丁顿-芬克尔斯坦坐标系，证明了

        r
        =
        2
        M

    {\displaystyle r=2M\,}

处的坐标奇点本身不具有真正意义的奇性。1963年，新西兰物理学家罗伊·克尔得到了场方程在旋转黑洞情形的精确解——克尔度规，并证明克尔黑洞具有几何上环状的奇点；1964年，英国物理学家罗杰·彭罗斯和斯蒂芬·霍金全局几何的基础上提出了著名的关于黑洞的潘洛斯–霍金奇性定理，指出任何有质量的实体发生引力坍缩并达到一个特定阶段后都会形成奇点。1967年，天文学家在实验上发现了脉冲星，并随之证明了脉冲星是在高速旋转的中子星，直到此时中子星才真正从理论中脱离，成为了被人们承认的实在。中子星的发现使人们的兴趣转移回这些引力坍缩导致的高致密天体上，这时的广义相对论才真正进入了理论物理和天体物理主流研究的视野，这一时期（1960年至1975年）被称作广义相对论的黄金时代。在十几年中广义相对论给天体物理学带来了无数丰厚的成果，包括引力时间延迟效应（欧文·夏皮罗，1960年）、克尔度规（克尔，1963年）、彭罗斯图（彭罗斯、卡特，1963年）、奇点定理（彭罗斯、霍金，1964年）、中子星的不稳定模式（钱德拉塞卡，1965年）、正则量子引力（德维特，1967年）、无毛定理（1967年）、参数化后牛顿形式（1967年）、宇宙审查假说（较弱的版本，彭罗斯，1969年）、彭罗斯过程（彭罗斯，1969年）、黑洞面积定理（霍金，1969年）、克鲁斯卡尔-塞凯赖什坐标系（马丁·克鲁斯卡尔、乔治·塞凯赖什，1970年）、黑洞热力学（雅各布·贝肯斯坦、卡特、霍金，1972年）、赫尔斯-泰勒脉冲双星（PSR 1913+16，拉塞尔·赫尔斯、约瑟夫·泰勒，1974年）、霍金辐射（霍金，1974年）等。
在实验观测方面，二十世纪天体物理学的重要进展在于扩展了观测的电磁波谱，观测手段的进步使观测天文学从原有的可见光观测扩展到基于无线电、微波、红外线、紫外线、X射线和伽玛射线的完整电磁波谱观测。1931年，贝尔实验室的卡尔·央斯基用天线阵接收到了来自银河系中心的无线电波。随后美国天文学家格罗特·雷伯在自家的后院建造了一架口径9.5米的天线，并在1939年接收到了来自银河系中心的无线电波，并且于1941年根据观测结果绘制了第一张射电天图。射电天文学的建立极大地开阔了人们观测宇宙的窗口，其著名成果就是二十世纪六十年代天文学的四大发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射和星际有机分子。其中贝尔实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊于1965年发现的宇宙微波背景辐射更是对大爆炸理论具有非常重要的意义。在传统的电磁波天文学之外，赫尔斯和泰勒于1974年发现的脉冲双星PSR1913+16则揭开了现代引力波天文学观测的序幕，他们对PSR1913+16长达三十年的观测结果表明这一对脉冲双星正如广义相对论所精确预言的那样在进行引力辐射。这项工作不仅是对广义相对论的直接验证，也是人们首次实现的对引力波的间接观测。除像黑洞这样不会产生任何经典电磁辐射的天体外，现代宇宙模型表明宇宙中还存在比例高达96%的不辐射任何电磁波的暗物质和暗能量，有希望对这些天体进行直接观测正是发展引力波天文学的重要意义之一。

宇宙学
物理意义上的宇宙学是从广义相对论的建立才真正开始的。在此之前，宇宙在人们头脑中的观念是静态且无限的，德国天文学家海因里希·奥伯斯因此提出了著名的奥伯斯佯谬。1917年爱因斯坦将广义相对论应用于整个宇宙，发表了标志着物理宇宙学建立的论文《根据广义相对论对宇宙学所做的考察》。考虑到同时期的宇宙学研究中静态宇宙的学说仍被广为接受，爱因斯坦在场方程中添加了一个新的常数，这被称作宇宙常数项，以求得和当时的“观测”相符合。然而，场方程所预言的宇宙并不是静态的：1922年苏联物理学家亚历山大·弗里德曼将广义相对论应用至流体力学，从场方程推导出了弗里德曼方程。而比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特在1927年利用弗里德曼方程给出了第一个膨胀宇宙模型的解，这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。勒梅特提出了宇宙在不断膨胀并起源于一个“原生原子”的爆炸的观点，这成为现代大爆炸理论的雏形。1929年，美国天文学家埃德温·哈勃通过实验支持了勒梅特的观点，哈勃证明了观测到的旋涡星云实质属于星系，并通过观测造父变星测量了这些星系的距离。他得出了星系的红移和光度之间的关系，并将它解释为哈勃定律：星系在各个方向上都在退行，其相对地球的退行速度大小正比于它们距地球的距离。

考虑到宇宙学原理：宇宙在大尺度上是均一且各向同性的，哈勃定律意味着宇宙正在膨胀。虽然在第二次世界大战结束后膨胀宇宙的事实已经基本得到公认，却仍然存在两种截然不同的理论来描述宇宙：一种是勒梅特的“爆炸”假说，这一理论后来被美籍俄裔物理学家乔治·伽莫夫支持并发展，伽莫夫提出宇宙起源于高温高密的原始物质，他和他的学生拉尔夫·阿尔菲提出了大爆炸核合成的理论（在阿尔菲1948年提交的论文《化学元素的起源》中，伽莫夫说服了汉斯·贝特把他的名字署在了论文上，又把自己的名字署在最后，这样三个人的名字恰好代表着前三个希腊字母α、β、γ。这份标志宇宙大爆炸模型的论文以阿尔菲、贝特、伽莫夫三人的名义在1948年4月1日愚人节那天发表，称为αβγ理论），阿尔菲和罗伯特·赫尔曼还预言了残余的背景辐射的存在；另一种是英国天文学家弗雷德·霍伊尔、托马斯·戈尔德和赫尔曼·邦迪创立的稳态宇宙模型，这种模型认为随着宇宙的膨胀，新的物质会不断创生，从而使宇宙在任何时候看起来各处都相同。长久以来这两种观点的受支持程度都不相上下，1949年3月霍伊尔在BBC的广播节目中首次将勒梅特和伽莫夫等人的理论称作“这个大爆炸的观点”（this Big Bang idea），这成为了这一理论名称的由来。不过，二十世纪六十年代发现的遥远的类星体和射电星系开始成为不支持稳恒态宇宙模型的证据，而1965年阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现的宇宙微波背景辐射明确反驳了稳恒态理论。大爆炸理论由此被认为是最能解释宇宙起源和演化的理论，唯一让物理学家不满的是其中奇点的存在。后来，彭罗斯和霍金的奇点定理证明了奇点的存在是广义相对论的必然结果，这使得大多数物理学家都接受了大爆炸理论，并认为我们所观测到的宇宙起源于一个有限的时间。
二十世纪九十年代，大爆炸理论得到了宇宙学实验观测的有力验证。随着几个重要的空间望远镜：宇宙背景探测者、哈勃太空望远镜和威尔金森微波各向异性探测器的发射和数据采集，物理学家有能力对大爆炸理论中的参数进行精确的测量。不仅如此，他们还意外地发现宇宙的膨胀速度在不断增长：爱因斯坦曾经将他引入的宇宙常数项称为“他一生中的最大错误”，然而实验观测表明宇宙常数项仍然是有用的：为了解释宇宙的加速膨胀，物理学家结合对相关超新星的观测提出了暗物质和暗能量理论。当今宇宙学最为认可的模型——ΛCDM模型——结合了宇宙微波背景辐射、宇宙大尺度结构和宇宙加速膨胀，这是能够构建一个自洽的物理宇宙模型的最简单的假设。

万有理论
从伽利略的时代算起，物理学发展的四百多年历史中已经经历了几次大的统一：牛顿统一了“天上的”和“地上的”力学，麦克斯韦统一了电磁理论，格拉肖等人统一了弱相互作用和电磁相互作用。而尝试将弱电相互作用和强相互作用统一起来的理论统称为大统一理论，大统一理论将统一标准模型中的四种规范玻色子和传递强相互作用的八种胶子规范玻色子。当前被建议的大统一理论有很多，一般来说这些理论都做出了如下的关键性预言：磁单极子、宇宙弦、质子衰变等，时至今日还没有上述的任何一种现象得到实验的证实。如要通过实验验证大统一理论，粒子所需的能量要达到～1016GeV，这已经远远超过现有的任何粒子加速器所能达到的范围。
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：1019百万电子伏特。

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散射振幅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年间发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约翰·埃利斯就是由此提出了“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于1989年发现的D-膜。

参见

光学史
科学史、物理学
物理学家列表
诺贝尔物理学奖得主列表

== 参考文献 ==


爱尔兰海

爱尔兰海（英语：Irish Sea、爱尔兰语：Muir Éireann）位于英国不列颠岛和爱尔兰岛之间；它南端的圣乔治海峡处于爱尔兰和威尔斯之间，北端的北海海峡处于爱尔兰和苏格兰之间，两者都与大西洋相通。
爱尔兰海面积10万平方公里，平均水深61米，西北部最深处达272米。
马恩岛和安格尔西岛位于爱尔兰海的中部。
不列颠岛和爱尔兰岛之间经爱尔兰海的交通连接包括由斯旺西（Swansea）至科克（Cork）、费什加德（Fishguard）及彭布洛克（Pembroke）至罗斯莱尔（Rosslare）、荷利赫德（Holyhead）至当莱瑞（Dún Laoghaire）、斯特兰拉尔（Stranraer）至贝尔法斯特及拉恩（Larne）、和凯安雷恩（Cairnryan）至拉恩的路线。另外还有利物浦经马恩岛往贝尔法斯特的路线。
由于最后一次冰河时期的完结后气候暖和起来，爱尔兰海在过去20000年间经历一连串戏剧性转变。在冰河时期的高峰期，现代爱尔兰海的中心部份很可能是一个长淡水湖。当冰雪在10000年前消退时，淡水湖重新连接大海，先是变得微咸、然后再一次完全变成咸水。

环境
爱尔兰海论坛（The Irish Sea Forum）是一个关注爱尔兰海的环境问题论坛。
爱尔兰海一直以来受到来自位于文斯盖（Windscale）、全英国第一家239武器级钸核原料制造厂和发电站的重放射性污染。估计有250公斤的钸在投产后首十年间积聚在海洋沉积物中。


楞伽经

楞伽经（梵语：लंकावतारसूत्र，罗马化：Lankāvatāra-sūtra），汉译为《楞伽阿跋多罗宝经》、《入楞伽经》、《大乘入楞伽经》。本经说明清净心、如来藏及阿赖耶识之教义，是禅宗以及法相宗（唯识宗）的重要经典之一，中观学派论师清辩亦援引本经解释中观空义。在印度、在中国的佛教历史上具有十分重要的地位。
本经的主要内容，是五法、三自性、八识和二种无我。五法是指名、相、妄想、正智、如如；三自性是缘起自性(依他起性)、妄想自性(遍计所执性)和成自性(圆成实性)；八识是眼耳鼻舌身意六识，加上末那识和阿赖耶识；二种无我是人无我和法无我。“自觉圣智所行”（ārya-jñāna-pratyātma-gati-gamya）为楞伽经眼目之所在。

经题
楞伽（梵语：Lanka）一词出于《罗摩衍那》，是地名，指楞伽岛，即现今的斯里兰卡岛（Sri Lanka）。《罗摩衍那》记载楞伽岛上有座楞伽山，山上居住很多罗刹、夜叉，人皆不敢前往。故楞伽指不可入、不可往的危险处。阿跋多罗（avatāra）是指入、降临之义。
“楞伽阿跋多罗”是如来入此楞伽岛、圣足山（楞伽山），为夜叉王、诸大菩萨说法。山海风浪险处，喻说众生界的“藏识海”，现起生死流转之惑业苦相；而山城胜宝，喻说众生身中之“如来藏”无价宝，自性清净常住不变。

汉译本
南朝宋译楞伽
现存最早译本是南朝宋元嘉二十年（443年）天竺三藏法师求那跋陀罗的译本《楞伽阿跋多罗宝经》，四卷，又称‘宋译’，以散文与诗句相互交叉应用，最能表现此经的原始形态，流行也最广，传说禅宗祖师达摩以此译本授于二祖慧可，并云：“我观汉地，唯有此经，仁者依行，自得度世。”以后慧可弟子有持此经以修持者，主张“专唯念慧，不在话言”，世称楞伽师，其唯心论、禅法、顿、渐之法，成为禅宗开宗的基石，《传灯录》记载五祖曾在墙壁上画有楞伽修定图。

北朝魏译楞伽
北魏菩提流支的译本《入楞伽经》10卷，又称十卷楞伽经、魏译楞伽经，“入楞伽”意思是进入楞伽岛，法藏大师曾于《入楞伽心玄义》中批评此译而说：“其十卷虽文品少具，圣意难显，加字混文者泥于意，或致有错，遂于明明之正理，以滞于方言”；据吕澂考证，《大乘起信论》就是在中国根据楞伽经的这个译本而构造出来的。

唐译楞伽
唐代实叉难陀的译本《大乘入楞伽经》7卷，又称七卷楞伽经、唐译楞伽经，与梵本比较接近。
明朝员珂法师将此三种译本合译为《楞伽会译》，收在《大正藏》第十六册。

梵文原典的发现及译本
梵文原典由一位英国外交官在尼泊尔首都加德满都偶然发现，1923年，日本人南条文雄校刊梵文本行世。1932年，日本人铃木大拙依南条文雄版出版英译本。
2005年谈锡永据南条文雄所刊的梵文本，参考现存的三种汉译本和二种藏译本而翻出《入楞伽经梵本新译》。
中国社会科学出版社在2011年出版《梵汉对勘入楞伽经》，译者是黄宝生。是以印度学者维迪耶（P.L. Vaidya）的《妙法入楞伽经》（Saddharmalaṃkāvatārasūtram，1963）为底本参考南条文雄本，译为白话文，并与唐译文言文对勘。

藏译本
本经另有两种藏文译本。一种名为《圣入楞伽大乘经》，一种名为《圣入楞伽宝经名为诸佛所说心髓品》，两者皆由汉文本译出，前者与梵文本相同，后者对应于刘宋的译本。

内容
《楞伽经》是印度中期大乘佛教的重要经典之一，与《解深密经》同为论述唯识思想的重要经典，全经展开“五法”、“三自性”、“八识”、“二无我”等法义，最终归趣于“自觉圣智”（如来自内证智慧）的境界。
五法谓名（nāma）、相（nimitta）、妄想（vikalpa, samkalpa）、正智（saṃyagjñāna）、如如（tathatā）。三自性谓依他起性、遍计执性、圆成实性。八识谓“如来藏-藏识”（为烦恼藏识覆盖的清净如来藏）、末那识（心意）、六识（意识及五识身）。二无我谓人无我、法无我。
三自性及八识、二无我可含摄于五法中。“名、相、妄想”描述世俗的运作，为迷法，“正智、如如”表述真理，为悟法。楞伽经中称，名和相属于妄想自性，也就是遍计执性。依于妄想自性，八识心出现于三界中。八识心和其种种心所法的现行和运作则属于缘起自性，亦即依他起性。而正智和如如则摄属圆成实性。此五法含摄三乘一切佛法，相续次第深入，乃至究竟佛地，悉入其中。其他尚论及“缘起”、“涅槃”、“禅定”、“渐顿”等内容。
《楞伽经》称一切众生分五种种性（种姓），不同种性的人，获不同的修行果位。后卷中，将阿赖耶识与如来藏统为一体。经中提到如来的“三阿僧祇百千名号，诸凡夫不觉不知”又以毗湿奴、自在天、因陀罗等为其异名，用来摄化印度教信徒。在末后，说食肉与杀生过咎以及素食的功德。

对照
注疏
菩提流支、新罗元晓、隋代昙迁、唐代智俨皆为楞伽经注疏，不过已散佚不存。《楞伽经》现存注疏有：

唐法藏《入楞伽经心玄义》一卷
佚名 《楞伽经注》五卷（残本）（宋译本）
宋宝臣《大乘入楞伽经注》十卷（唐译本）
宋杨彦国《楞伽经纂》四卷（宋译本）
宋雷庵正受《楞伽经集注》四卷（宋译本）
宋柏庭善月《楞伽经通义》六卷（宋译本）
明宗泐、如玘《楞伽阿跋多罗宝经注解》四卷（宋译本）
明憨山《观楞伽经记》八卷（宋译本）、《楞伽补遗》一卷
明智旭《楞伽经义疏》四卷（宋译本）、《楞伽经玄义》一卷
明广莫《楞伽经参订疏》八卷 （宋译本）
明通润《楞伽经合辙》八卷（宋译本）
明曾凤仪《楞伽经宗通》八卷（宋译本）
明普真贵《楞伽科解》十卷（宋译本）
明焦竑《楞伽经精解评林》一卷（宋译本）
清函昰（函是）《楞伽经心印》八卷（宋译本）
清净挺《楞伽经心印》一卷（宋译本）
民国以来太虚大师作《楞伽经义疏》，欧阳渐著《楞伽疏决》，丘晞明（丘檗）著《大乘入楞伽经疏证》。印海法师笔录印顺法师的讲解为《楞伽经亲闻记》。西藏大藏经中收有《圣入楞伽经注·如来心庄严》（梵Āryalaṅkāvatāravṛtti），为印度论师智吉祥贤所撰。
净影慧远《大乘义章》、作者署名为龙树的《释摩诃衍论》、禅宗的《楞伽师资记》，以及《破楞伽经中外道小乘四宗论》、《释楞伽经中外道小乘涅槃论》亦是研究、解释楞伽经义的相关著作。

教内评论
《楞伽经》经文思想并不一贯，各品间缺少连系，欧阳渐《楞伽疏决》说：“雅颂失所，琴瑟不调，增安繁芜，安能纯绎！读杂乱书，倍阻机颖”。太虚大师说：“本经实有次第可循，如除经前百八句外，将经后四十一门判分为：境、行、果三类，果中又分共果与不共果。”

现代考证
《楞伽经》传出的年代难以断定，求那跋陀罗443年的汉译是能确定的年代。《楞伽经》可能在四世纪时传出，部分内容的年代可能更早。
铃木大拙认为，四卷本《楞伽经》最古，其余的七卷本与十卷本的则是慢慢增补而成。铃木大拙主张《大乘起信论》为马鸣的作品，而《大乘起信论》的主体思想非常接近《楞伽经》，因此铃木大拙推断《楞伽经》应早于马鸣，约成立于西元1世纪。
在《楞伽经》中曾引用《胜鬘经》、《大云经》、《央掘魔罗经》、《大般涅槃经》等，因此它编成的时间应晚于这些经典。偈颂品中曾提到龙树，但龙树作品中不曾引用《楞伽经》，因此《楞伽经》应在龙树之后才集成。吕澂认为，在龙树、提婆作品中都不曾引用《楞伽经》，直到清辨时才开始引用，推断《楞伽经》是在提婆之后才出现。
印顺法师认为，《楞伽经》可能在笈多王朝时代编成，约在西元4世纪到5世纪时，因为无著、世亲著作中没有引用《楞伽经》，但《楞伽经》中的思想多融摄了无著、世亲论著中所说，其编成年代可能晚于无著、世亲。宇井伯寿、常盘大定等也认为《楞伽经》在世亲之后才集成。舟桥尚哉则认为《楞伽经》成立的年代，在世亲之前，但近于世亲在世时。
现代学者如程恭让、陈玉萍等依据梵文本《楞伽经》对吕澂的考证进行了认真审视。程恭让针对吕澂在魏译《楞伽经》找到的“错误”翻译，将其对应梵文与三种汉译本之翻译进行了比较，认为魏译本与梵文本虽略有不同，但并非如吕澂所说“全盘错了”。

其他
《楞伽经》曾被借用于部份的武侠小说创作。如金庸在《神雕侠侣》的尾声和《倚天屠龙记》的开头均曾提及，并说内藏武功秘笈（即“九阳神功”）。在霹雳布袋戏中的一页书也常提及。

相关注释
外部链接

《楞伽经概说》，印海法师 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
楞伽经编集时地考 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 印顺法师


宜兴县

宜兴市，古称阳羡，荆溪，荆邑，为中国江苏省下辖县级市，现由无锡市代管。地处太湖西岸，苏浙皖三省交界处，沪、宁、杭地理中心；为中国历史文化名城。宜兴因盛产紫砂陶土，有中国“陶都”之称，其紫砂陶土制成的紫砂壶享誉中外（宜兴紫陶是中国地理标志产品）。全市总面积1996.6平方公里（含太湖面积242.29平方公里）。宜兴市人民政府驻宜城镇宜城街道陶都路8号。

历史沿革
宜兴古称荆邑，因境内有荆溪而得邑名。
秦始皇二十六年（前221年）置阳羡县，属会稽郡（治今苏州）。
汉高祖五年（前202年），阳羡县令尹灵常从征，历时七年，建立功勋。十二年（前195年），被封为阳羡侯，改称阳羡侯国。汉文帝十二年（前168年）仍改为阳羡县。属于会稽郡。
东汉永建四年（129年）属吴郡（治今苏州）。
三国孙吴宝鼎元年（266年），改属吴兴郡（治今湖州）。
西晋太安二年（303年）至永嘉四年（310年），阳羡周处长子周玘三兴义兵，晋朝为表彰其功，置义兴郡，属扬州（治今南京），下辖阳羡、国山、临津、永世、平陵、义乡六县，后增加绥安，合七县。
南北朝宋泰始四年（468年），义兴郡属南徐州（治今镇江）。
隋文帝开皇九年（589年），废义兴郡，国山、临津并入阳羡县，改称义兴县，属毗陵郡。
唐武德二年（619年），改义兴县为鹅州，下辖阳羡、临津二县。武德七年（624年），改鹅州名南兴州，次年复为义兴县。唐乾元二年（759年），义兴县一度改属润州（治今镇江），次年复属常州。
北宋太平兴国元年（976年），因避宋太宗赵光义讳，改名为宜兴县。南宋德祐二年（1276年），改为南兴军。
元至元十四年（1277年），仍改为宜兴县。
次年（1278年）升为宜兴府，属常州路。至元二十年（1283年）复为宜兴县，二十一年（1284年）又升为宜兴府。元元贞元年（1295年）降宜兴府为宜兴州，属常州路。元至正十八年十月戊寅（1358年11月13日）朱元璋更名建宁州，寻复名宜兴州。
明洪武二年（1369年）复为宜兴县，属常州府。
清初因袭明制。清雍正四年（1726年），析宜兴为宜兴、荆溪二县，同属常州。
宣统三年（1911年）宜兴、荆溪二县改属镇常通海道。
民国元年（1912年），撤销荆溪县，并入宜兴县。
1914年属于苏常道。
1948年属江苏省第一行政署察区。
1949年4月，宜兴属苏南行政公署。
1949年6月属常州专区。
1953年属苏州专区。
1956年属镇江专区。
1983年3月，江苏省实行市管县新体制，宜兴县属无锡市。
1988年1月，国务院批准成立县级宜兴市。

地理
宜兴市位于江苏省南部，太湖西岸，江、浙、皖交界区，是沪宁杭地区三角中心。宜兴北纬31°07'～31°37'，东经119°31'～120°03'。东为太湖，隔太湖与苏州相望，西北隔太湖与无锡相近，在陆地上却并没有与无锡市其他行政区相连，是无锡市行政区划中的一块飞地（目前伴随宜马隧道，苏锡常南部通道的建成通车以及即将建设的锡宜S2号线，无锡与宜兴之间不连接即将成为历史），南邻浙江长兴，西南界安徽广德，西接溧阳，西北毗连金坛，北与常州相傍。北面滆湖镶嵌，荆溪、西氿、团氿、东氿似珍珠项链贯穿市域东西。2010年底全市总面积1996.6平方千米（其中太湖水面242.29平方千米），有三山、二水、五分田之说；宜兴地势南高北低，南部为低山丘陵，最高峰黄塔顶611.5米，为苏南第一峰；东部为太湖渎区，适宜种植各种蔬菜；北部和西部分别为平原区和低洼圩区，是宜兴粮油主要产地。宜兴年平均气温16.3℃，气候宜人，年降水量1391.3毫米。
宜兴市的面积在江苏省占第15位，总面积1996.6平方公里（含太湖面积242.29平方公里），城市建成区面积66.3平方公里（至2012年4月，已除山体、氿河水体等）。

山峰
宜兴有大小山峰1000多座，其中21座海拔高于500米：黄塔顶（又名：葡萄岭）611.5米、大毛山596米、小岭584米、茗岭（又名：长岗岭）562米、中岭561.5米、大塔山（又名：箬岭、月岭）555.2米、月岭东北峰542米、太华山（又名：方岩山）541.5米、黄龙头536米、白石岭530米、老虎洞524米、西山头522.4米、三洲山（此山为江苏、浙江、安徽三省的分界山）522米、铜官山（又名：君山）521米、震干山518.8米、东山头518米、冒龙池517.8米、大尖峰517.7米、茅山岭515.3米、石塘里508米及毛顶头502米。此外有400—500米山峰39座，300—400米山峰66座。

水文
宜兴拥有大小河流3,699条，河流总长3,242公里，全市每平方公里河流密度为2.77公里。主要河流有荆溪、莲溪、章溪、厔溪、白云泾、画溪及南溪。
天然湖泊有太湖、滆湖、东氿、团氿、西氿、马公荡、都山荡、阳山荡、莲花荡、徐家大荡及摆布潭；人工湖泊有云湖、阳羡湖、东亭水库、七里亭水库、响山红水库、镜湖、鼎湖及明珠水库。

行政区划
宜兴市辖5个街道办事处，13个镇，3个国家级园区、1个省级园区，有213个行政村、97个社区居委。
宜城街道、屺亭街道、新庄街道、新街街道、芳桥街道、张渚镇、西渚镇、太华镇、徐舍镇、官林镇、杨巷镇、新建镇、和桥镇、高塍镇、万石镇、周铁镇、丁蜀镇、湖㳇镇、环科园和宜兴经济开发区。

其中新街街道、高塍镇由中国宜兴环保科技工业园管辖，屺亭街道、芳桥街道由中国宜兴经济技术开发区管辖，湖㳇镇与宜兴阳羡生态旅游度假区合置。

人口
宜兴人口在江苏省户籍第11位，常住人口第20位。

户籍人口：108.33万人（2018年底）
常住人口：125.47万（2018年底）
城镇常住人口：62.13万人（至2018年底）
城市化率：65.21%（至2018年末）
根据第七次全国人口普查数据，截至2020年11月1日零时，宜兴市常住人口为128.57万人。

城市名片
十六字概括宜兴：陶都、洞天、竹海、茶洲、水城、佛地、书乡、文邦。

陶都
宜兴产陶瓷历史悠久，已有7000多年的制陶历史，紫砂陶更是名扬天下,宜兴是公认的中国陶都，宜兴紫砂、青瓷、均陶、精陶、彩陶，被誉为陶都的“五朵金花”。

洞天
宜兴山地占宜兴总面积的百分之三十，拥有大小山丘1000多座，其中很多山丘蕴藏着天然溶洞，已发现的溶洞有80多个，这在全国乃至全世界罕见。如：善卷洞、灵谷洞、张公洞、范蠡洞（慕尼洞）、西施洞、清风洞、海会洞、落户洞、朝天洞、仙人洞、老虎洞、凤凰洞、陈公洞、野猫洞、大老虎洞、小老虎洞、制水洞、风洞、蛇洞、克漏洞、唐家山洞、对门山上洞、对门山下洞、铜山洞、新发洞、耗猪洞、无底洞、螺丝洞、野猪洞、老鹰洞、桃花洞、响水洞、和尚洞、木犀洞、棋盘洞、白马洞、天窟洞、佛窟洞、老人洞、石来洞、乌泥洞、青龙洞、蚂蚁洞、长龙洞、金泉洞、飞云洞、甘泉洞、金牛洞、泉水洞、白鹤洞、三珠洞、天狗洞、君阳洞、三郎洞、天井洞、觉悟洞、金鸡洞、上昂洞、川埠洞等。

竹海
宜兴拥有十八万亩毛竹，占江苏省毛竹面积的百分之九十，也是华东地区最大竹海，分湖滏、茗岭、太华三大竹海。

茶洲
宜兴阳羡茶自唐朝实行贡茶制度起就被定为贡茶，是中国最早的贡茶，被喻为中国第一贡茶。宜兴至今有数万亩茶园，是江苏产茶第一大市。是国家14个中国名茶之乡之一，也是江苏唯一获此殊荣的城市。

水城
宜兴拥有太湖、滆湖、三氿、五荡等30多个天然湖泊，同时拥有20个大小不等的人工水库，湖泊面积占宜兴总面积的百分之二十。宜兴河流分4大水系，拥有大小河流3699条，河流总长3242公里，全市每平方公里河流密度为2.77公里。湖泊、水库以及河流总面积为575平方公里。宜兴是个典型的江南水乡，整个宜兴城就在湖泊拥抱之中，是著名的东方水城。

佛地
宜兴自南北朝起就是中国佛教圣地，是著名的江南佛地，至今仍然保存大量寺庙（约50座），这在全国少见。宜兴现存寺庙有佛光祖庭大觉寺、圆通寺、澄光寺、九峰寺、从善寺、雪蓑寺、福源寺（烟山）、司徒寺、临津寺、永安寺、荆溪寺、承福寺、化城寺、万福寺、东城寺、保安寺、黄土寺、福胜寺、慧林寺、武烈寺、福善寺、显圣寺、静云寺、福源寺（大潮山）、崇恩寺、洞灵观、潮音寺（芳桥）、灵山殿、南岳寺、金沙寺、芙蓉寺、善卷寺、海会寺、寂照寺、澄光寺、潮音寺（大浦）、洞灵观、静乐寺、显圣寺、朝阳寺、大芦寺、国治庵、城隍庙（张渚）、城隍庙（周铁）及周王庙等。

书乡
宜兴与江西省临川、湖北的蕲春并称为中国三大才子之乡。宜兴读书风气盛行，宜兴出了大量院士、教授、专家、学者、大学校长。

文邦
宜兴是中国历史文化名城，是中国书画之乡，文化底蕴深厚、文物数量巨大、遗址总多、遗存丰富、并拥有梁祝等多种非物质遗产。宜兴每年举办大大小小数百场书画展览。有墨不过宜兴不香之说！全国很多画家以能到宜兴举办画展为荣。此外宜兴拥有华东地区古文物鉴定中心。

经济
宜兴经济较为发达，其综合实力与竞争力历年都位列中国百强县#县域经济论坛评价前十。宜兴盛产紫砂陶，以丁蜀镇为中心的制陶工业，历史悠久，有“陶都”的美誉。目前除了陶瓷业，电缆产业，环保产业等在国内占有重要地位。宜兴的土壤肥沃，利于植物生长，农作物一年内可以二熟或者三熟，主产水稻、小麦、蚕茧，宜兴盛产茶叶，是农业部命名的十四个中国名茶之乡之一，所产阳羡茶自西晋起就是中国名茶，被茶圣陆羽“芬芳冠世产”，列为贡茶，被喻为中国第一贡茶；此外盛产毛竹，宜兴大竹海是华东最大的竹海。宜兴零售业发达，每年的销售总额在江苏县市前三名，大型现代化商业圈覆盖全市，诸如：新天地购物区；蛟桥河步行街；氿滨国际中心购物区；现代生活广场第六代大型购物中心;万达广场；宜兴八佰伴购物中心；大润发；金三角金属城；中国陶瓷城；宜兴拥有华东最大的石材市场——华东石材市场；投资15亿，占地25万平方米，建筑面积约45万平方米宜兴红星美凯龙国际家居生活广场已经开张迎客；投资35亿占地200亩的宜兴万达广场2013年5月1日开张。投资10个亿的五洲国际也正在建设之中。
2022年，宜兴市实现地区生产总值2236.72亿元，按可比价格计算，比2021年增长3.2%。分产业看，第一产业增加值56.1亿元，增长1.8%；第二产业增加值1176.9亿元，增长4%；第三产业增加值1003.72亿元，增长2.3%。
2022年，宜兴市一般公共预算收入131.72亿元，扣除留抵退税因素后比2021年增长0.5%。全年一般公共预算支出188.88亿元，比2021年增长0.3%。
2022年，宜兴市固定资产投资完成604.69亿元，比2021年增长10.9%。分产业看，第一产业投资0.2亿元，比2021年下降72.1%；第二产业投资296.42亿元，比2021年增长9.5%；第三产业投资308.07亿元，比2021年增长12.4%。
2022年，宜兴市全体居民人均可支配收入5.84万元，比2021年增长4.6%。按常住地分，城镇居民人均可支配收入6.92万元，比2021年增长4%；农村居民人均可支配收入3.81万元，比2021年增长5.9%。全体居民人均生活消费支出3.62万元，比2021年增长4%。按常住地分，城镇居民人均生活消费支出4.15万元，增长3%；农村居民人均生活消费支出2.62万元，增长6.6%。

交通
公路
长深（宁杭）高速公路（长春——深圳）：2001年6月开工，2004年8月建成，9月通车，宜兴段长48.16公里，双向6车道；
 沪宜高速公路，（上海——宜兴），2000年开工，2003年8月通车，宜兴段长30.7公里，双向4车道。
 宜杭高速公路，（宜兴——杭州），2017年9月28日开工，2021年1月20日通车，宜兴段长18.25公里，双向6车道。
 江宜高速公路，（江都——宜兴），2017年12月30日开工，2020年12月28日通车，宜兴段长3.938公里，双向6车道。
 104国道：旧称京杭国道，解放后称宁杭公路，宜兴段于民国十八年（1929年）4月开建，10月完成路基建设，为宜兴的第一条公路。
 342省道：旧时称为沪宜公路，由上海经嘉定、太仓、常熟、无锡至宜兴城，宜兴段于民国十九年（1930年）12月开建，二十三年（1934年）3月10日举行通车典礼。
 262省道：宜兴段有滆湖东路、环保大道等组成
 263省道：即常州厚桥至宜兴张渚公路
 230省道：即渎边公路
 240省道：即宜金公路
 360省道：即丁山——张渚——戴埠——高淳公路
 341省道：即周扬公路
 342省道（宜徽公路）：宜兴至安徽徽州的公路。宜兴段又称宜广公路，现是江苏省道S342的一部分。安徽段即安徽省道 215省道。

铁路
新长铁路(货运线路)：宜兴境内长54公里，1998年11月开工，2003年9月正式投运；
宁杭高铁（客运专线）：2008年12月28日铁道部、江苏省、浙江省、上海铁路局联合在宜兴站工地举行开工典礼，于2013年7月1日建成通车，最高时速350公里，宁杭高铁的开通改变了宜兴无客运列车的历史，从宜兴高铁站乘车可以直达：上海、南京、杭州、北京、天津、沈阳、济南、青岛、徐州、武汉、宜昌、重庆、成都、合肥、郑州、宁波、温州、厦门、福州、深圳、南宁、长沙、南昌等数十个城市；
盐泰锡常宜城际铁路（盐城—泰州—无锡—宜兴城际，时速250公里，规划线路）；
锡宜城际轨道交通（时速160公里，规划铁路，十三五规划）
宁杭客运专线、盐泰锡常宜城际铁路：宜兴站

水运
境内共有航道76条，总里程576.76公里，锡溧漕河、芜申运河、锡滏线、锡宜线、横塘河、殷村港、漕桥河、社渎河、官渎港、洑溪河、东氿、西氿、团氿、荆溪和大浦港是境内主要航道。
宜兴港多用途码头，年设计吞吐能力为2．9万标箱、23万吨件杂货，是江苏省第一个水陆同一点的二类口岸。

航空
市中心距离：苏南硕放国际机场95公里，南京禄口国际机场108公里，杭州萧山国际机场180公里，上海虹桥国际机场190公里（全高速），上海浦东机场242公里（全高速）。
宜兴市建设宜兴通用机场，该机场将成为宜兴市第一座商务客机专用机场。

文化
宜兴是文化部命名的中国书画之乡。2011年1月24日国务院批准宜兴市为中国历史文化名城。

旅游
宜兴南部是丘陵地区，多有溶洞，如善卷洞、灵谷洞、张公洞、慕蠡洞（牟尼洞）、西施洞、清风洞等，山上盛产毛竹、茶叶，更有大量古树名木。宜兴其它部分是水乡，拥有太湖、滆湖、云湖（云梦湖）、阳羡湖、团氿、西氿、东氿、钱墅荡、阳山荡、莲花荡、马公荡等总多湖泊。名胜古迹有周王（周处）庙、太平天国王府、东坡书院等。西南部国山上的国山碑是三国时遗物，为全国重点文物保护单位。据宜兴县志记载，梁祝传说发源于宜兴，至今古迹，旧址和史料都很完备。直至目前，宜兴共有国家AAAA旅游风景区八个：善卷洞风景区、竹海风景区、龙背山森林公园、团氿风景区、陶祖圣境风景区、张公洞风景区、云湖风景区和中国宜兴陶瓷博物馆（中国紫砂博物馆）。此外宜兴至今保存有大量寺庙（50处左右），为国内罕见，也是旅游好去处。

饮食与物产
饮食
宜兴菜系属于苏菜，味道清淡鲜美，与苏锡菜偏甜不同，独具风味。此外宜兴地方节日有：农历四月初八乌饭节，夏至馄饨节、农历六月十九馒头节，农历十二月二十八团子节。
土特产品有宜兴陶瓷、阳羡茶、荆溪雪芹、宜兴百合、洋溪萝卜、徐舍小酥糖、板栗、杨梅、桔子、桃子、枣子、和桥豆腐干、高塍猪婆肉、太湖三鲜、南山野猪、滆湖野鸭、芳庄羊肉。
荆溪雪芹又称荆溪白芹，产于太湖荆溪流域的江苏宜兴、溧阳地区，其茎晶莹光亮、洁白如雪，因而得名雪芹。它与水芹、药芹、旱芹都不同，为芹中上品。荆溪雪芹叶清、其茎雪白如玉、富含水分，口感甘脆、清香。其茎、叶中富含多种维生素和无机盐。荆溪雪芹可以荤炒、素炒和凉拌食用。具有清热、解毒、降血压、降血脂等药用功效。

矿产资源
矿产资源包括：陶土预测总量10亿吨，分布于丁蜀、太华、茗岭、湖滏等地；煤分布于洑东、太华、红塔；石灰岩预测总量为15亿吨；大理石储量5000万立方米；石英砂岩储量18亿吨；砂岩储量18亿吨；白云石；粉砂页岩；煤矸石储量1000万吨；太湖石；泥炭；瓷土储量400万吨；花岗岩储量21.87立方米；阳羡玉等。

动植物
野生动物有野生动物200余种，比如鹿、豹、穿山甲、野猪、扬子鳄等。宜兴有植物175科、559属、1230种。珍稀植物有金钱松（国家二级珍稀植物）、银缕梅（国家一级珍稀植物）、楠、天目玉兰、青冈、土叶树及茶、竹等。中药材有杜仲、太子参、明党参、黄精、半边莲、车前草、马齿笕等。

教育
大学
江南大学东氿校区、无锡工艺职业技术学院（前身宜兴陶都工业大学）、宜兴徐悲鸿艺术学院、宜兴技师学院、宜兴开放大学（前身江苏广播电视大学宜兴学院）、江苏教育学院宜兴学院、宜兴工程学院（与湖北理工学院合办），五、六十年曾有宜兴农林学院（本科，今句容江苏农林职业技术学院前身）、陶都工业大学（1958年创办，即今无锡工艺职业技术学院前身），七十年代曾有江苏旅游专科学校（是我国第一所旅游高等学校，后迁南京，即今南京旅游职业学院前身）

中学
完全中学和高级中学有江苏省宜兴中学、江苏省宜兴市第一中学、徐舍中学、江苏省丁蜀高级中学、江苏省和桥高级中学、江苏省张渚高级中学、官林高级中学、阳羡高级中学、铜峰高级中学、东山高级中学（现改为二中）、周铁中学。
中级职业学校、技校有宜兴教师进修学校、丁蜀职业高级中学、和桥职业高级中学、宜兴职业教育中心校、宜兴卫校、无锡江南聚源职业技术学校及张渚职业高级中学。初级中学有宜兴市实验中学、宜城中学、培源中学、洋溪中学、新芳中学、官林二中及宜兴外国语学校。

宜兴历代书院
东坡书院 位于丁蜀镇，明弘治十四年（1501年），南京工部侍郎沈晖重建苏轼祠，并题写“东坡书院”匾额。书院一直延续至清代。民国时改为“东坡小学”，至后小学迁出，原址“东坡书院”现为江苏省文物保护单位。中国会计之父、今上海立信会计学院的创始人潘序伦，曾就读于该书院。
崇儒书院 位于宜城，原为“三贤祠”，明万历二十七至三十二年（1599-1604年）建。因兴建该祠为了“景贤崇儒”，所以改名“崇儒书院”。明末改办义塾。清代光绪三十四年（1908年），改为南二社初等小学堂。民国元年（1912年）又改为城厢市第二初等小学校。民国十四年（1925年）停办。
明道书院 位于宜城，明万历三十二年至三十六年（1604-1608年）间创办。天启五年（1625年）该院因与东林党有关被废。
阳羡书院 清代乾隆四十六年（1781年）建，初名为“蜀山书院”，乾隆六十年（1795年）改名为“阳羡书院”。嘉庆七年（1802年）复称蜀山书院。道光二十年（1840年）复名阳羡书院，咸丰年间被毁。光绪六年（1880年）重建阳羡书院。至光绪三十二年（1906年），改办为“经正学堂”。
临津书院 位于徐舍镇，清道光二十七年（1847年）建，光绪三十三年（1907年），改办为临津高等小学堂（即今徐舍小学址）。
鹅西书院 位于杨巷镇，清同治十二年（1873年）建，民国二年（1913年），书院改为杨巷市立第一初等小学校（今杨巷小学）。
国山书院 位于张渚镇，清光绪五年（1879年）建，光绪七年（1881年）在书院中建桃溪三贤祠。民国元年（1912年），书院改为国山高等小学堂（今张渚小学前身）。
鹅山书院 位于和桥镇，清光绪六年（1880年）建，光绪三十二年（1906年），书院改为鹅山高等小学堂。
竺西书院 位于周铁镇，清光绪六年（1880年）建，光绪二十九年（1903年），书院改为竺西高等小学堂（即今周铁小学前身）。
滆南书院 位于高塍镇，清代光绪元年（1875年）在滆南书社基础上兴建，光绪十年（1884年）落成。光绪三十二年（1906年），改为滆南高等小学堂（即今高塍小学前身）。
凌霞书院 位于官林镇，光绪二十七年（1901年），以冲寂观为基础创建书院。宣统元年（1909年）官林初、高两等小学堂从宗家祠迁到这里。民国二年（1913年），改为县立第三高等小学校（即今官林小学前身）。
宜荆试院 位于宜城，清代光绪十八年（1892年），以原通真观巷的阳羡书院旧址兴建“宜荆试院”。光绪二十九年（1903年）改为宜荆经史学堂。光绪三十二年（1906年），又改为知新学堂，开办宜荆师范传习所。民国成立后，该院先后成为公立敦本小学、公立宜兴中学、私立精一初级中学的校舍。民国二十八（1939年），在此开办县立模范小学。翌年改为实验小学（后并入文庙小学）。

地方人物
宜兴自古人才辈出，与湖北蕲春、江西临川一起被公认为“中国三大才子之乡”。从古到今，宜兴走出了4位状元，10位宰相，385位进士，32位两院院士，60多位大学校长，8000多位教授、副教授，又被称作“中国院士第一县”、“教授之乡”。徐悲鸿、虞兆中、潘汉年、潘梓年、史绍熙、蒋南翔、储安平、路见可、徐铸成、周培源、胡焕庸、吴冠中等等知名人士都是在此地出生和成长。

宜兴状元
佘中：宋代人，宜兴历史上第一个状元。
蒋重珍：生于1183年，祖籍宜兴。
周延儒：明代人，崇祯帝时期曾任内阁首辅。
陈于泰：明代人，今高塍镇亳村人。

宜兴籍院士
潘菽（1897—1988）：宜兴归径人，1955年当选为中国科学院学部委员。
周培源（1902—1993）：宜兴芳桥人，1955年当选为中国科学院学部委员。
唐敖庆（1915—2008）：和桥人，1955年当选为中国科学院学部委员。
潘梓年（1893—1972）：宜兴归径人，1955年当选为中国科学院哲学社会科学部学部委员。
吴浩青（1914—2010）：宜兴周墅人，1980年当选为中国科学院学部委员。
史绍熙（1916—2000）：宜兴官林人，1980年当选为中国科学院学部委员。
朱洪元（1917—1992）：宜兴宜城人，1980年当选为中国科学院学部委员。
朱既明（1917—1998）：宜兴宜城人，1980年当选为中国科学院学部委员。
章综（1929年生）：宜兴宜城人，1980年当选为中国科学院学部委员。
程镕时（1927年生）：宜兴和桥人，1991年当选为中国科学院学部委员。
周镜（1925年生）：宜兴宜城人，1994年当选为中国工程院院士。
高鼎三（1914—2002）：宜兴丁蜀人，1995年当选为工程院院士。
沙庆林（1930年生）：宜兴周铁人，1995年当选为中国工程院院士。
薛鸣球（1930—2013）：宜兴丰义人，1995年当选为中国工程院院士。
程天民（1927年生）：宜兴周铁人，1996年当选中国工程院院士。
陈太一（1921—2004）：宜兴宜城人，1997年当选为中国工程院院士。
唐西生（1938年生）：宜兴和桥人，1997年当选为中国工程院院士。
吴中如（1939年生）：宜兴大塍人，1997年当选为中国工程院院士。
陈国良（1934—2011）：宜兴宜城人，1999年当选为中国工程院院士。
朱邦芬（1948年生）：宜兴宜城人，2003年当选为中国科学院院士。
黄瑞松（1938年生）：宜兴南新人，2003年当选为中国工程院院士。
褚君浩（1945年生）：宜兴屺亭人，2005年当选为中国科学院院士。
吴岳良（1962年生）：宜兴太华人，2007年当选为中国科学院院士。
陈志南（1952年生）：宜兴南漕人，2007年当选为中国工程院院士。
任南琪（1959年生）：宜兴丁蜀人，2009年当选为中国工程院院士。
丁荣军（1961年生）：宜兴邮堂人，2011年当选为中国工程院院士。
朱蓓薇（1957年生）：宜兴红塔人，2013年当选为中国工程院院士。
张旭（1961年生）：宜兴高塍人，2015年当选为中国科学院院士。
蒋华良（1965年生）：宜兴杨巷人，2017年当选为中国科学院院士。
唐立（1965年生）：宜兴和桥人，2017年当选中国工程院院士。
谈哲敏（1965年生）：宜兴宜城人，2021年当选中国科学院院士。
朱彤（1962年生）：宜兴宜城人。2021年当选中国科学院院士。

友好城市
 斯洛维尼亚·新梅斯托市：缔结于1995年11月9日
 韩国·闻庆市：缔结于2010年3月30日
 美国·海威市：缔结于2015年10月19日

== 参考文献 ==


铁磁性

铁磁性（Ferromagnetism），又称作强磁性，指的是一种材料的磁性状态，具有自发性的磁化现象。各材料中以铁最广为人知，故名之。
某些材料在外部磁场的作用下得而磁化后，即使外部磁场消失，依然能保持其磁化的状态而具有磁性，即所谓自发性的磁化现象。
所有的永久磁铁均具有铁磁性或亚铁磁性。
基本上铁磁性这个概念包括任何在没有外部磁场时显示磁性的物质。至今依然有人这样使用这个概念。但是通过对不同显示磁性物质及其磁性的更深刻认识，学者们对这个概念做了更精确的定义。
一个物质的晶胞中所有的磁性离子均指向它的磁性方向时才被称为是铁磁性的。
若其不同磁性离子所指的方向相反，其效果能够相互抵消则被称为反铁磁性。
若不同磁性离子所指的方向相反，但是有强弱之分，其产生的效果不能全部抵消，则称为亚铁磁性。
物质的磁性现象存在一个临界温度，在此温度之上，铁磁性会消失而变成顺磁性，在此温度之下铁磁性才会保持。
对于铁磁性和亚铁磁性物质，此温度被称为居里温度（虽然都称为居里温度，但二者是有差别的）；对于反铁磁性物质，此温度被称为奈尔温度。
有人认为磁铁与铁磁性物质之间的吸引作用是人类最早对磁性的认识。

原理
铁磁性的原理可由两个量子力学描述的现象成功的预测：自旋和泡利不相容原理。
电子的自旋加上其轨道角动量导致一个偶极子磁矩和形成一个磁场。在大多数物质中所有电子的总偶极磁矩为零。只有电子层不满的原子（电子不成对）可能在没有外部磁场的情况下表现一个净磁矩。铁磁性物质有许多这样的电子。假如它们排列在一起的话它们可以一起产生一个可观测得到的宏观场。
这些偶极趋于指向外部磁场的方向。这个现象被称为顺磁性。铁磁性物质的偶极趋于在没有外部磁场的情况下也指向同一方向。这是一个量子力学现象。
按照古典电磁学，两个临近的磁偶极趋于指向相反的方向，因此，它们的磁场会互相抗拒，互相抵销。但是，由于单独自旋产生的磁场很小，这效应很微弱，形成的排列很容易就会被热涨落（thermal fluctuation）摧毁。在有些物质里，由于一种称为交换相互作用（exchange interaction）的特别量子力学效应，自旋与自旋彼此之间方向的改变，会导致临近电子静电排斥力的改变。在近距离，交换相互作用会比偶极-偶极磁相互作用强劲很多。因此，对于铁磁性物质，临近电子的自旋趋于指向同样的方向。
根据包立不相容原理，两个自旋相同的电子不能占有同样的位置。因此，两个临近原子的位于最外电子层的不成对价电子，当它们的轨域相互重叠时，假若自旋方向相同（平行自旋），则电荷分布会比较分散，否则，电荷分布会比较集中。所以，促使自旋方向相同这动作会降低电势能，使得平行自旋态更为稳定(洪德定则)。简言之，因库伦力而互相排斥的电子，藉著平行自旋使得电荷分布更加分散，从而降低电势能。这能量差称为交换能（exchange energy）。
在长距离上（数千离子）交换能的作用逐渐被经典偶极相对排列的趋势掩盖，这是在平衡（没有磁性的）情况下铁磁性物质的偶极总的来说不排列起来的原因。在没有磁性的铁磁性物质中其磁偶极被分割在外斯磁畴中。每个磁畴内部短距离地磁偶极排列指向同一方向，但是在长距离上不同磁畴的磁偶极的排列不一致。不同磁畴之间的边界被称为畴壁，畴壁内原子之间的指向逐渐更改。
因此一块铁一般没有磁性，或者其磁性非常弱。但是在一个足够强的外部磁场中，所有磁畴会沿着这个磁场排列，在外部磁场消失后这些磁畴会继续保存其同一的指向。这个磁场与外部磁场之间的关系由一条磁滞曲线描写。虽然这个排列整齐的磁畴的能量不是最低的，但是它非常稳定。在海底的磁铁矿会上百万年地指向它形成时的地磁场方向。通过加热再在没有外部磁场的情况下冷却磁铁的磁场会消失。
温度升高后热振荡（或熵）与铁磁性的偶极排列竞争。温度高于居里点后晶体内发生二级相变，整个系统无法磁化，在有外部磁场的情况下这时铁磁性物质显示顺磁性。在居里点下对称破缺，磁畴形成。居里点本身是一个阈值，理论上这里的磁化率为无穷大，虽然这里没有磁化，但是在任何长度范围内均有类似磁畴的自旋波动。
尤其是使用简化了的伊辛自旋模型来研究铁磁性相变对统计物理学的发展起了巨大作用。在这里平均场理论明显地无法正确地预言居里点上的现象，需要被重整化群理论取代。

铁磁性物质
不少晶体显示铁磁性或亚铁磁性。右表列出一些有代表性的及其居里点。在居里点以上它们不再显示磁性。
其组成金属本身不是铁磁性的合金被称为赫斯勒合金，这个名字来自于弗里茨·赫斯勒。
通过速冻液态合金可以形成非晶体的铁磁性合金。这样的合金的优点在于它们的特性几乎是等方性的，因此矫顽力低，磁滞现象损失低，磁导率高，电阻高。典型的这样的合金是过渡金属-准金属合金，其成分由约80%的过渡金属（一般铁、钴、镍等）和约20%的准金属（硼、碳、硅、磷或铝）组成，后者降低其熔点。

书籍
铁磁性物理，近角聪信著，兰州大学出版，2002年7月，ISBN 7-311-02030-1
铁磁性理论导论，A.Aharoni著，兰州大学出版社，ISBN 7-311-02029-8
自旋电子学导论

参考资料
相关条目
反铁磁性


台北市道路列表

台北市道路列表除列出台北市境内道路外，并说明道路命名、分段等原则。

市区主要道路系统
台北市政府为了符合国际化与使外籍人士易于辨认，在不影响原有道路名称功能下于2000年依道路南北、东西走向依序加挂英文序号附牌，并标示方向与干道。除台北外，仅有台南市有类似编号系统。
台北市东西向主要道路分为10条大道（Boulevard，简写Blvd.），南北向主要道路分为14条大街（Avenue简写Ave.）。

英文序号之所以大街由西面编起，大道由南面编起，系考量西边淡水河、南边为文山区四兽山，未来比较没有增加新道路序号的必要。
最早的规划中，第二大街是包括塔城街，且第五大街是包括馆前路，而第六大街尚包括罗斯福路。值得注意的是，因为道路规划的问题，第九大街包含了一小段的新生北路（八德路─渭水路段）。这些是与原先规划不同的地方。
本系统本意虽是帮助外籍人士辨认方位，但因为郊区道路多半没有编列序号，加上成效不及当初的规划，反而容易造成外籍人士困扰，因此本系统仅作为参考之用。郝龙斌市长主政时期已废止此系统，因此新制路牌下方不再加挂英文序号附牌，惟旧设者不予拆除。

以上列表之序号、中译随系统废止而失去功能。

高快速道路系统
国道高速公路
国道1号及汐五高架拓宽路线
国道3号
国道快速公路
国道3甲
快速道路系统
市区内系统
新生高架道路（南北向）、建国高架道路（南北向）、市民大道（东西向）
环东系统
基隆路车行地下道及高架道路、环东大道 （高架）、堤顶大道（平面）。
信义快速道路：连接国道三甲及信义计画区。
环西系统
环河南北快速道路、水源快速道路、洲美快速道路。
2007年11月1日开放550CC以上大型重型机车行驶本市快速道路及高架路段。
2012年7月1日开放250CC以上大型重型机车行驶本市快速道路及高架路段。

属于省道系统之道路
台北市有部分道路已经纳入为省道系统之一部分，分述如下：

台1线：起点（行政院前）－忠孝西路一段－忠孝桥—三重
台1甲线：起点（行政院前）－中山北路一段－民权西路－台北桥—三重
台2甲线：金山—阳金公路（马槽）－竹子湖路－阳明路－格致路－仰德大道－福林路－中山北路五～二段
台2乙线：重庆北路三～四段－百龄桥-中正路－承德路五～七段－大度路—淡水
台3线：起点（行政院前）—忠孝西路一段－中华路一～二段－和平西路二～三段－华江桥—板桥
台5线：起点（行政院前）—忠孝东路一～七段－研究院路一段－南港路一段—汐止
台9线：起点（行政院前）—中山南路－罗斯福路一～六段－新景美桥—新店

属于市道系统之道路
市道106号：新店—景美桥→木栅路一段～二段—秀明路一段—木栅路四段～五段—深坑，是唯一贯穿台北市的市道主线。

路标牌及门牌
门牌
战后，台北市的道路门牌根据不同时期大略分成三种形式：

第一种为铝制蓝底白字门牌时期，上面有标示行政区域及邮递区号。规格分为大型（一楼使用）和小型（二楼以上使用）两种。
第二种为黑白相配的路牌。
第三种为铝制白底绿字门牌时期，为第四～五代门牌。与第一种时期不同之处在于移除了门牌上的行政区划及邮递区号，并配合2010年台北花博，推出了第五代区花门牌。

门牌指标
门牌指标是一种设置于主要道路骑楼外的梁柱上类似门牌之标示，目的在于放大门牌以便利慢车道更容易辨识门牌地址。目前的是第二代，自1999年11月起设置。

道路命名原则
根据台北市道路名牌暨门牌编订办法第3条规定，道路宽度超过15公尺以上者为路，在8至15公尺间为街；道路宽度未达8公尺者为巷弄；此外，路宽超过25公尺且具重要性（如堤顶大道）或跨区性者（如仰德大道、市民大道）则可编订为大道。因此道路依路幅由大而小，分为“大道”、“路”、“街”、“巷”、“弄”、“衖”。而“大道”、“路”或“街”的分支为“巷”，“巷”的分支为“弄”或“衖”。

道路命名方式
1967年改制前辖区的路街，多以金门、中国大陆及外蒙古地名（如迪化街，长安西路，库伦街）、古今人物（如中山北路，罗斯福路）、古文训示（如四维、八德）等为命名原则。
新建道路，常取本地名称、祝福愿景、自然景观及机关建筑等为名。
北投、士林、内湖、南港、景美、木栅等1968年才并入地区之道路，其命名方式与市区不同，不完全符合上述规定。至于巷弄，则以其接邻之路街或巷之门牌序号作为巷弄编号；但北投与士林区还有留有数条以文字命名的巷（非数字）。

方向分界基准
市区东西向干道命名，系以罗斯福路、中山南路及中山北路为分界，以东称某某东路，以西称某某西路；南北向干道则以八德路、忠孝东路及忠孝西路（1954年3月1日以前称“中正东路、中正西路”，1954年3月1日至1970年7月1日称“中正路”）为界，以北称某某北路，以南称某某南路。
选择中山路、罗斯福路作为东西分界，主要是因为1940年代台北市区仍以西区为主，随著都市的发展，市区才渐渐向东扩展。选择忠孝东西路接八德路作为南北分界，则是此路为早期台北通往基隆的纵贯公路。

南北分界：忠孝西路、忠孝东路一、二段与八德路是台北市南北路的名称分界之一，比方八德路之南为金山南路，八德路之北为金山北路。
东西分界：以中山南北路及罗斯福路做分界。例如：青岛东路是中山南路以东，青岛西路是中山南路以西；南京东路就是中山北路以东，南京西路就是中山北路以西；和平东路是罗斯福路以东，和平西路是罗斯福路以西。
例外情形：
通河东街与通河西街、中央南路与中央北路：此两者属于1968年并入辖区之道路，故与上述原则不符。
中坡南路与中坡北路：1980年代于三张犂干线上设路，终点为松山车站股道，故以忠孝东路分东西路段，铁路地下化后中坡北路连接八德路四段768巷。
基隆路：通过八德路与罗斯福路，未因该两路分段亦未分东西路段、南北路段。
市民大道：通过中山北路，分段而未分东西路段。
师大路：通过罗斯福路，未分段亦未分方向路段。
辛亥路：通过罗斯福路，未分段亦未分东西路段。
东兴路：通过八德路，未分段亦未分南北段。
虎林街：通过八德路，未分段亦未分南北段。
玉成街：通过八德路，未分段亦未分南北段。

路名英译与罗马拼音
台北市的道路罗马拼音，原先采用威妥玛拼音，但在外籍人士命名上采用其本名（如罗斯福路、麦帅公路）。

陈水扁时期：
1998年改采通用拼音（通用拼音后来改版多次，故与现今版本不同）。
在固有地名翻译、特殊不适于汉字音译的词汇，则直接采用固有地名、英语、台语、原住民语直译。
（如基隆路Keelung Rd.、金门街Kinmen St.、大龙街、库伦街、西藏路Tibet Rd、尔后之艋舺大道Bangka Blvd.、市民大道Civic Blvd.、凯达格兰大道Ketagalan Blvd.等）
马英九时期：
改采汉语拼音。
与外县市交界处，由于台北县采用通用拼音转写英文路名，故另加注通用拼音。后来因为台北县自周锡玮担任县长后也改采汉语拼音，故不再加注通用拼音。
在拼音路名上统一采用驼峰式大小写的书写方式，将对应汉字的各音节首字大写，与标注地名、人名时相异。
但由于路牌的更换疏失，三种拼音路牌都尚存于台北市街头；并因固有地名的翻译、界定不同，也存在著一路多名的问题。

基隆路：JiLong Rd. / Keelung Rd. / Kelang Rd. （以台语发音，台语罗马字转写）
金门街：JinMen St. / Kinmen St.

命名沿革
日本殖民初期台北市并没有为道路正式命名，但有延续清代“○○街”称呼的小字命名道路两旁街廓（参见台北市 (州辖市)），部分较长道路更有分丁目，如北门街三丁目表示今博爱路在开封街以北的区域。
1926年台北市改正町名，市区数个街廓划为一町，町内通衢便通称“○○町通”。如今馆前路两侧当时划为表町，馆前路即俗称为“表町通”。其它尚有荣町通（衡阳路）、大和町通（延平南路）、京町通（博爱路）、本町通（重庆南路）、太平町通（延平北路）、永乐町通（迪化街）等等。另外也有以当时地标命名的道路俗称，如红叶桥通（南京西路）；或纪念裕仁来台命名的敕使街道（又称御成街道，中山北路）。
战后于1946年，台北市政府以铲除日本色彩、便利记忆、纪念民族英雄、宣示三民主义与显示政府首长为原则拟定改正街路名称，新拟定的路名多数为清代使用的旧称，一部分延续日治时期日本色彩较轻的町名（如位于蓬莱町内的蓬莱街，今抚顺街），以及三民路、博爱路等训示路名。

1947年，台湾省行政长官公署将改不到两年的台北街道名称全部改为以中国地名为主的街名，并由街廓范围，改以线型道路为范围。命名的方式，以上述分界的经纬道路，将台北分为四大区，放大投射为整个中国，依其原有中国地名位置置用于相同区位的台北街道名。这些地名包含中国省份、大都市、名山大川（以路名为主）、城市史迹（以街名为主），例如：东门外街依其东方位置改为徐州路，下奎府中街依其北部位置改为承德街（今承德路），八甲街依其西南方位置改名为桂林街（今桂林路），龙山街依其南方位置改名为广州街。

之后台北市的路名并没有太大的变化，而随著都市发展的脚步，陆续完成都市计画道路的开辟工作，诞生了不少新路。新路路名中有延续中国地名的（如西藏路、敦化南北路）、纪念性质的（如辛亥路、光复南北路）、本地地名（如大安路）等等不同的命名方式。1968年并入台北市的北投、士林、内湖、南港、景美、木栅地区除沿用原有路名外，也有部分与旧市区干道相连者以干道路名加以延伸，与旧市区路名相同但不相连的道路，则可能透过改名或是“路、街”、分段有无等做为区分依据。
因为都市重划等理由，部分原已命名的道路可能改名、降为巷弄或消失。

台北市道路一览
以下依照不同命名原则列出目前台北市境内的大道、路、街以及使用文字命名的巷弄。

中国大陆、外蒙古及金门地名
院辖市
东北地区
塞北地区
华北地区
华中地区
华南地区
西部地区
古今人物姓名
历史事件
凯达格兰大道：纪念原居于台北盆地之原住民凯达格兰族，原名介寿路。
辛亥路：纪念辛亥革命。位于大安区、中正区、文山区，共分七段。
光复路：意为“纪念台湾光复，获得新生”。位在松山区、大安区、信义区。
新生路：意为“纪念台湾光复，获得新生”。位在中山区、中正区、大安区。
一江街：纪念一江山事件，在道路中央的一江公园内竖立一江山事件纪念碑。
万大路：庆祝万大计画完成。（万华、大龙峒）
昆阳街：蒋中正于1957年11月28日举行昆阳演习，“昆阳”两字引自中国古代战争史上西汉末年绿林军战胜新朝军的昆阳之战。
莒光路：蒋中正于1952年发起毋忘在莒运动，鼓动反攻大陆的情绪。

古文、思想训示
祝福愿景
本地名称
直接用当地地名：包括原住民社名、清代旧地名（庄）、日本统治时期大字、小字，街、町、村，或当地里名等。

自然景观
地标景点
其他地标景点
经贸路：在南港经贸园区重划区内。
园区街：在南港软体园区旁。
经园街：在南港经贸园区内。
水源路：原台北市自来水源地旁。
芳兰路：市定古迹芳兰大厝（义方居）旁。
车前路：旧台铁景美车站前。
敦南街：原基隆路三段4巷，因离敦化南路不远而由当地住户提请改名，于2006年5月起获市政府同意更名。
恒光街：连接恒光桥而命名。
新市街：北投市场。
爱富一街、爱富二街、爱富三街：“爱富”是由英文字母“F”的音译而来，因此区原为驻台美军宿舍（F区）所在地。
烟厂路：位于松山烟厂北侧，原为光复南路89巷，于2013年6月1日整编为烟厂路。

组合型
地名衍伸的字辈
松山地区“松”字辈：松河街、松信路等。以下路名虽位于信义区，但因其旧属松山区，故仍沿用“松”字辈命名。
南北向由西到东分别为：松智路、松仁路、松勇路、松信路、松德路、松山路。
东西向由北到南分别为：松隆路、松高路、松寿路、松廉路、松勤街、松平路。
福德洋地区“福”字辈：福德路、福荣街、福寿街、福志路、福林路。
葫芦堵地区“葫”字辈：葫东街、葫芦街。
社子地区“社”字辈：社子街、社中街、社正路。
内湖地区“湖”字辈：东湖路、文湖街、大湖街、瑞湖街、金湖路、基湖路、新湖一～三路及康湖路等。
景美地区“景”字辈：
南北向由西到东分别为：景福街、景文街、景美街、景后街、景兴路、景丰街。
东西向由南到北分别为：景中街、景华街、景仁街、景隆街、景明街。
万芳社区“万”字辈：万芳路、万美街、万和街、万利街、万安街、万乐街、万宁街。
士林区华声电台附近：华声街、华荣街、华光街、华兴街。
信义区挹翠山庄内：青云街、景云街、祥云街、紫云街、瑞云街。
北投区翠宜山庄内：翠宜街、翠华街、翠岭街、翠云街。

两端地名组合
其它
如士林地区以“大、小”及“东、西、南、北”组合成八条互相交错的街路：
大东路、小东街、大西路、小西街、大南路、小南街、大北路、小北街。
士林旧街地区另有以“前街”及“后街”为名的街道。
大直重划区以“敬业”为经、“乐群”为纬搭配数字组合成七条棋盘状道路。
北投区荣华里以“富贵”为经、“荣华”为纬搭配数字组合成四条棋盘状道路。
北投石牌地区以淡水线分成东华街、西安街。
南港车站附近：兴中路、兴华路。配对形成复兴中华，和兴南路无关。

特殊功能道路
产业道路
中正山产业道路：自中正山至竹子湖路。
金龙产业道路：自内湖路三段底至碧山路。
碧溪产业道路：自碧山路至至善路。
双溪产业道路：自至善路至万溪产业道路。
万溪产业道路、万溪右线产业道路、万溪左线产业道路：汐止、内湖、士林交界区。
猴洞产业道路：自中山北路七段219巷至路底四根红色铁柱与蓝色铁皮屋止，山路可通往文化大学山区。
下东势产业道路：自东山路至文化大学后门。

战备道路
中湖战备道路：自阳金公路至菁山路，平日开放。
擎天岗战备道路：自擎天岗至中湖战备道路，平日开放，擎天岗端还留有民国六十一年埔光部队附一之一所设立的擎天岗立牌。
竹子山战备道路：自竹子山至阳金公路，平日不开放，遇阳明山国家公园路跑活动或蝴蝶季会开放。
小观音山战备道路：自小观音山主峰至巴拉卡公路，平日不开放，沿途有台视、中视、华视、警广等各媒体转播站，本战备道路位于区界上。

其他道路
华西街：说明艋舺街道以中国西南各地命名的规则。
东南街：以相对于中南街的方向命名。
江南街：原名滨江南路。
环东大道：连环台北市东区之道路。
士林区阳明山新命名道路
草东街
建贤街：原为永公路245巷34弄的一部分。
富馆街
内湖区新命名道路
金庄路
金丰街
新富街
新丰街
士林科学园区新命名道路
福美路：福国路－洲美街
福善路：福国路－
承信路：承德路－
承平路：承德路－
文承路：文林北路－承德路
承美路：承德路－洲美街
河美街：
承和路：
承真街：
福真路：
命名原因不明
西园街：位于北投区。
新园街：位于士林区。
大光街：位于士林区。

巷弄
“文字”巷：由于各巷属于台北市1968年并入辖区前各乡镇所命名，故与现在大多数以数字命名之巷子有别。其中有些巷子的命名是有其典故的，例如“银光巷”的命名，悉取该巷头尾著名单位各一字。因为该巷巷子口一带，当时的土地和建筑，多属于台湾银行所有；巷子尾一带，则是善光寺。银光巷为温泉路之巷弄，以“银光巷”为例，其地址应写作“台北市北投区温泉路银光巷20号”
位于北投区境内：
温泉路：天主巷、汤元巷、银光巷
大屯路：光华一巷、光华二巷、光华三巷、光华四巷
大度路：怡和巷
中和街：新建巷、锡安巷
光明路：新生巷
泉源路：华南巷
新民路：康乐巷、香丘巷
幽雅路：杏林巷
位于士林区阳明山华冈地区：
爱富二街：厚生巷、乐生巷。
爱富三街：长生巷。

别名巷弄
别名巷弄具有名字，但其路名不具任何民政效力之巷弄。
麟洋路: 即中山国中校门口复兴北路361巷，纪念该校校友王齐麟与李洋于东京奥运与巴黎奥运拿下奥运金牌。
云门巷：即复兴北路231巷。
自由巷：即民权东路三段106巷3弄。
艺术家巷：即怀宁街108巷。
新舞台巷：位于新舞台和松寿公园之间小巷弄。
汉声巷：即台北市八德路四段72巷16弄。
易牙巷：位于南机场夜市中央巷弄。
美国街：昆明街96巷，因贩卖美国风商品得名。

注解
参见
士林区道路列表
北投区道路列表
中山区道路列表
中正区道路列表
大同区道路列表
松山区道路列表
内湖区道路列表
文山区道路列表
南港区道路列表
信义区道路列表
万华区道路列表
大安区道路列表

参考资料
黄淑清，《台北市路街史》，台北市：台北市文献委员会，1985.4
汤熙勇，《台北市地名与路街沿革史》，台北市：台北市文献委员会，2002.12
石再添，《中华民国行政区划与目前大陆地区行政区划对照研究报告》，台北市：内政部，1993.2
台北市政府新闻处，《台北画刊》
刘宁颜，《重修台湾省通志》，台湾省文献委员会，1994
黄昭堂，《台湾总督府》，鸿儒堂出版，2003
庄永明，《台北老街》，时报出版，1991
又吉盛清，《台湾今昔之旅：台北篇》，前卫出版社，1997
施雅轩，《台湾的行政区变迁》，远足文化，2003
1979年的快速道路规划 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
台北市区道路行车速限之道路及路段


曼尼普尔邦

曼尼普尔邦（曼尼普尔文转写梵语：ꯃꯅꯤꯄꯨꯔ，罗马化：Maṇipūra），自称刚莱博（曼尼普尔语：ꯀꯪꯂꯩꯄꯛ，罗马化：Kangleipak）、寐戴莱博（曼尼普尔语：ꯃꯤꯇꯩꯂꯩꯄꯛ，罗马化：Miteileipak），是印度东北的一个邦。该邦成立于1972年，东与缅甸为界，西与阿萨姆邦相连，南以米佐拉姆邦毗连，北同那加兰邦接壤，过去曾经是英属印度曼尼普尔土邦的一部分。在曼尼普尔语中，该邦名称“刚莱博”意为干土地，名称“曼尼普尔”的梵语意为“珍珠城”，是该地皈依印度教后信徒附会太阳神经丛的结果。主体民族为梅泰族，还有大量米佐-库基人，主要宗教为印度教和基督教，少数人信仰刚莱教和伊斯兰教。

历史
曼尼普尔当地人崇拜一种龙头兽身生物（Kanglā shā），桑加伊节的背景就是两条腾飞的龙（Naga），Kangla古王宫作为王室权利象征也有龙图腾。曼尼普尔民间一直维持著对龙的崇拜。与周边的藏缅民族习俗相似，传统价值观尊老爱幼，重视家庭。
在18世纪，当时的国王在孟加拉婆罗门的支持下，因为个人偏好强迫曼尼普尔人皈依印度教，然而刚莱教仍为曼尼普尔的民间信仰，对龙的崇拜依然以各种形式在曼尼普尔保存下来。
曼尼普尔包含传说与神话在内有近千年的历史，在历史上一直都是独立的王国，印度和缅甸的主要通路经过曼尼普尔邦，以前的玛哈拉贾征收关费，因此曼尼普尔比印度东北的其他地区富有，和尼泊尔王国处境相似同样维持了几百年的独立。19世纪曾一度为缅甸贡榜王朝占领，但是第一次英缅战争后，曼尼普尔被割让给英属印度。后来英国介入曼尼普尔王室纷争。在抓捕曼尼普尔的一个王子的过程中，英国军队杀死了很多当时正在观看传统舞蹈的平民。作为报复，平民杀死了五个英军士兵。这一事件直接引发英国对曼尼普尔王国宣战。英国取胜后，那个王子则被判处死刑，最后在曼尼普尔首府被当众绞死。
当地土邦在1947年摆脱英国殖民之后，1949年加入印度自治领。印度独立后，曼尼普尔先为中央直辖区，于1972年成为一个单独的邦。曼尼普尔邦的叛乱分子在近几十年时间内一直在寻求脱离印度独立建国。
2023年印度曼尼普尔邦骚乱因山谷的梅泰族和周边的库基族的保留地位而爆发，造成几百人死亡，数千人流离失所。

文化和社会
宗教
曼尼普尔邦原为印度教占绝大多数的邦，但由于印度独立以来基督徒比例及人口几十年来逐年成长，以致基督教现已与印度教比例相当，约各占41-42%，如未来趋势不变，预期未来几年内曼尼普尔邦将成为印度第五个以基督教为主的邦。

艺文
曼尼普尔邦的曼尼普利舞举世闻名，是印度四大古典舞蹈之一。

社会问题
曼尼普尔邦也是印度和缅甸之间的毒品贸易的枢纽，所以当地的毒品交易非常普遍，致使吸毒和艾滋病蔓延的情况极其严重。

行政区划
下分9县。

经济
主要经济走向
曼尼普尔邦的经济主要由农业，林业，住宅和贸易驱动。
下表是表示曼尼普尔邦邦内生产总值 ，由印度统计和计画部门所公布的资料，单位为百万印度卢比

参见
曼尼普尔毛主义共产党
曼尼普尔人民解放军

== 参考文献 ==