Электродина́мика — раздел физики, изучающий электромагнитное поле в наиболее общем случае и его взаимодействие с телами, имеющими электрический заряд. Предмет электродинамики включает связь электрических и магнитных явлений, электромагнитное излучение, электрический ток и его взаимодействие с электромагнитным полем. Любое электрическое и магнитное взаимодействие между заряженными телами рассматривается в современной физике как осуществляющееся посредством электромагнитного поля, и, следовательно, также является предметом электродинамики.
Гравита́ция — универсальное фундаментальное взаимодействие между материальными телами, обладающими массой. В приближении малых, по сравнению со скоростью света, скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом пределе гравитационное взаимодействие предположительно описывается квантовой теорией гравитации, которая ещё не разработана.
Чёрная дыра́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он представляет собой сферу с радиусом Шварцшильда, который считается характерным размером чёрной дыры.
Фото́н — фундаментальная частица, квант электромагнитного излучения в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия. Это безмассовая частица, способная существовать, только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. В физике фотоны обозначаются буквой γ.
Античасти́ца — частица-двойник некоторой другой элементарной частицы, обладающая той же массой и тем же спином, отличающаяся от неё знаками всех других характеристик взаимодействия.
Позитро́н — античастица электрона. Относится к антивеществу, имеет электрический заряд +1, спин 1/2, лептонный заряд −1 и массу, равную массе электрона. При аннигиляции позитрона с электроном их масса превращается в энергию в форме двух гамма-квантов.
Физи́ческое по́ле — форма материи, физическая система, обладающая бесконечным количеством степеней свободы. Самыми ранними примерами физических полей служат электромагнитное и гравитационные поля. Математически задаётся набором чисел в каждой точке пространства-времени и может быть представлено в виде скаляра, вектора, тензора, спинора или некоторой совокупностью таких чисел. Величина, через которую можно узнать обо всех интересующих нас свойствах поля, называется полевой функцией. Она описывает все физические проявления поля. Динамика физического поля подчиняется динамическим уравнениям. В частности, для электромагнитного поля — это уравнения Максвелла, а для гравитационного поля — уравнения Эйнштейна. В современном представлении квантованные физические поля представляют собой фундаментальное понятие, с помощью которого описываются известные взаимодействия и превращения элементарных частиц.
Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.
Тождественные частицы — это частицы, которые принципиально не могут быть распознаны и отличены одна от другой, то есть подчиняются принципу тождественности одинаковых частиц. К таким частицам относятся: элементарные частицы, а также составные микрочастицы, такие как атомы и молекулы. Существует два больших класса тождественных частиц: бозоны и фермионы.
Петлевая квантовая гравитация — одна из теорий квантовой гравитации, основанная на концепции дискретного пространства-времени и предположении об одномерности физических возбуждений пространства-времени на планковских масштабах. Делает возможной космологическую гипотезу пульсирующей Вселенной.
Мате́рия — одно из основных понятий физики, общий термин, определяющийся множеством всего содержимого пространства-времени и влияющий на его свойства.
Это список частиц в физике элементарных частиц, включающий не только открытые, но и гипотетические элементарные частицы, а также составные частицы, состоящие из элементарных частиц.
Класси́ческая тео́рия тяготе́ния Нью́то́на — закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Этот закон был открыт Ньютоном около 1666 года, опубликован в 1687 году в «Началах» Ньютона.
О́бщая тео́рия относи́тельности в многоме́рном простра́нстве — обобщение общей теории относительности на пространство-время с размерностью больше или меньше 4. Эта теория даёт основу для так называемой геометризации взаимодействий — одного из двух путей к построению единой теории поля. Она состоит из различных физических теорий, которые пытаются обобщить теорию относительности Эйнштейна на более высоких размерностях. Такая попытка обобщения находится под большим влиянием теории струн и М-теории. От других многомерных моделей общая теория относительности в многомерном пространстве отличается фиксированным видом используемой лагранжевой плотности — в данной теории это может быть только скалярная кривизна.
Масштабная инвариантность (скейлинг) — свойство уравнений физики сохранять свой вид при изменении всех расстояний и промежутков времени в одинаковое число раз, то есть
Ниже приведён список нерешённых пробле́м совреме́нной фи́зики. Некоторые из этих проблем носят теоретический характер. Это означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые наблюдаемые явления или экспериментальные результаты. Другие проблемы являются экспериментальными, а это означает, что имеются трудности в создании эксперимента по проверке предлагаемой теории или по более подробному исследованию какого-либо явления.
Возникнове́ние ква́нтовой фи́зики — процесс длительный и постепенный, который занял свыше 25 лет. От первого возникновения понятия кванта до разработки так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики прошло 27 лет, заполненных интенсивной работой учёных всей Европы. В развитии и понимании квантовой теории приняли участие очень многие люди, как старшего поколения — Макс Борн, Макс Планк, Пауль Эренфест, Эрвин Шрёдингер, так и совсем молодые, ровесники квантовой гипотезы — Вернер Гейзенберг (1901), Вольфганг Паули (1900), Поль Дирак (1902) и т. д.
Гипо́теза об отсу́тствии воло́с утверждает, что все изолированные стационарные чёрные дыры описываются решением гравитационных и электромагнитных уравнений Эйнштейна — Максвелла в ОТО и полностью характеризуются всего тремя независимыми внешне наблюдаемыми классическими параметрами: массой, электрическим зарядом и угловым моментом. Вся другая информация о материи, которая образовала чёрную дыру или поглощается ею, исчезает за горизонтом событий чёрной дыры, и следовательно, после релаксации системы посредством излучения гравитационных и электромагнитных волн становится постоянно недоступной для внешнего наблюдения.
Парадокс излучения заряженных частиц в гравитационном поле — физический парадокс в контексте общей теории относительности. Заряженная частица, находящаяся в состоянии покоя в гравитационном поле, например на поверхности Земли, должна быть поддержана силой, препятствующей ее падению. Согласно принципу эквивалентности, все физические явления в малой окрестности такой частицы должны быть неотличимы от физических явлений в малой окрестности возле частицы в плоском пространстве-времени, ускоряемой силой. Из уравнений Максвелла следует, что ускоренный заряд должен излучать электромагнитные волны, но такое излучение не наблюдается для неподвижных частиц в гравитационных полях.
Численное моделирование плазмы подразумевает решение динамических уравнений, которые описывают состояние плазмы. Обычно уравнения движения заряженных частиц решаются совместно с уравнениями Максвелла для электромагнитных полей или уравнением Пуассона для электростатических полей. При этом поля входят в выражение для действующих на частицы сил Лоренца. В то же время токи и заряды частиц учитываются как источники в уравнениях для поля