物理学的方法论
物理学已经发展并继续发展，没有任何单一的策略。本质上是一门实验科学，精细的测量可以揭示意想不到的行为。另一方面，将现有理论的数学外推到新的理论领域，对明显但未经检验的假设进行批判性的重新审视，对称或类比的论证，审美判断，纯粹的偶然性和预感——这些中的每一个都起着作用(就像在所有科学中一样)。因此，例如，德国物理学家马克斯·普朗克提出的量子假说是基于观察到的黑体辐射(由吸收入射到其上的所有辐射能量的加热体发出的辐射)与经典电磁学预测的特征的偏离。英国物理学家P.A.M.狄拉克在电子量子理论的相对论扩展中预言了正电子的存在。德国物理学家沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)假设，难以捉摸的中微子没有质量或电荷，作为在β衰变过程中放弃守恒定律的替代方案。麦克斯韦推测，如果改变磁场会产生电场(众所周知)，那么改变电场可能会产生磁场，从而将他引向光的电磁理论。阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论是基于对同时性意义的批判性重新审视，而他的广义相对论则基于惯性和引力质量的等价性。
尽管策略可能因问题而异，但物理学家总是试图通过构建一系列理想化模型来使未解决的问题更容易处理，每个连续的模型都是实际物理情况的更现实的表示。因此，在气体理论中，分子最初被想象成像台球一样无结构的粒子，尺寸小得微乎其微。然后逐步改进这种理想的画面。
对应原理是扩展理论解释的有用指导原则，由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔在量子理论的背景下提出。它断言，当一个有效的理论被推广到一个更广泛的领域时，新理论的预测必须与旧理论在两者适用的重叠区域中一致。例如，更全面的物理光学理论必须产生与更严格的射线光学理论相同的结果，只要由于光波长很小，与光波长成比例的波效应可以忽略不计。同样，量子力学必须产生与经典力学相同的结果，因为普朗克常数可以被认为是微不足道的。同样，对于与光速相比较小的速度(如棒球在比赛中)，相对论力学必须与牛顿经典力学一致。
下面的例子说明了实验和理论物理学家解决他们的问题的一些方式。
基本粒子的现代实验研究始于探测初级辐射在大气中产生的新型不稳定粒子，后者主要由来自太空的高能质子组成。新粒子在盖革计数器中被检测到，并通过它们在称为云室的仪器和照相底片中留下的轨迹来识别。第二次世界大战后，粒子物理学，当时被称为高能核物理学，成为一个主要的科学领域。今天的高能粒子加速器可能长达几公里，耗资数百(甚至数千)数百万美元，并将粒子加速到巨大的能量(数万亿电子伏特)。实验团队，例如在日内瓦的欧洲粒子物理实验室(CERN)发现弱力的W+，W−和Z量子的实验团队，该实验室由其20个欧洲成员国资助，可以拥有来自许多国家的100名或更多的物理学家，以及更多的技术工人作为支持人员。各种视觉和电子技术被用来解释和分类他们努力产生的大量数据，粒子物理实验室是最先进的技术的主要用户，无论是超导磁铁还是超级计算机。
理论物理学家既使用数学作为理论发展的逻辑工具，也用于计算理论预测以与实验进行比较。例如，牛顿发明了积分微积分来解决以下问题，这对他制定万有引力定律至关重要：假设任何一对点粒子之间的吸引力与将它们分开的距离的平方成反比，那么颗粒的球形分布(例如地球)如何吸引另一个附近的物体?积分，一种对许多小贡献求和的过程，产生了一个简单的解决方案，即地球本身就像一个点粒子，其所有质量都集中在中心。在现代物理学中，狄拉克通过找到一个结合量子力学和狭义相对论的电子方程来预测当时未知的正电子(或正电子)的存在。
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