多年来，科学家们发现的一件事是，自然界通常比我们想象的更复杂。物理学定律被认为是基本的，尽管其中许多是指在现实世界中难以复制的理想化或理论体系。

与其他科学领域一样，新的物理定律建立在或修改了现有的定律和理论研究。阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初提出的相对论是建立在艾萨克·牛顿爵士在200多年前首次提出的理论基础上的。

万有引力定律

艾萨克·牛顿爵士在物理学方面的开创性工作于1687年首次发表在他的著作《自然哲学的数学原理》（俗称《原理》）中。在这本书中，他概述了有关引力和运动的理论。他的物理引力定律指出，一个物体吸引另一个物体的方式与它们的总质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。

运动三定律

牛顿的三个运动定律，也可以在《原理》中找到，支配着物理物体的运动是如何变化的。它们定义了物体加速度和作用在物体上的力之间的基本关系。

• 第一条规则：物体将保持静止或处于匀速运动状态，除非该状态被外力改变。
• 第二条规则：力等于动量（质量乘以速度）随时间的变化。换句话说，变化率与施加的力成正比。
• 第三条规则：自然界中的每一个行为都有一个相等和相反的反应。

牛顿概括的这三条原理共同构成了经典力学的基础，经典力学描述了物体在外力作用下的物理行为。

质量和能量守恒

阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）在1905年的一份题为《运动物体的电动力学》（On the Electronics of Moving Body）的期刊论文中介绍了他著名的方程E=mc2。该论文基于两个假设提出了他的狭义相对论：

• 相对论原理：所有惯性参考系的物理定律都是相同的。
• 光速恒定原理：光总是以一定的速度在真空中传播，这与发射体的运动状态无关。

第一条原则简单地说，物理定律在所有情况下都平等地适用于每个人。第二个原则更重要。它规定真空中的光速是恒定的。与所有其他形式的运动不同，在不同的惯性参考系中，观察者对运动的测量没有差异。

热力学定律

热力学定律实际上是质量能量守恒定律的具体表现，因为它与热力学过程有关。16世纪50年代，德国的奥托·冯·盖里克和英国的罗伯特·博伊尔和罗伯特·胡克首次对该领域进行了探索。这三位科学家都使用冯·盖里克首创的真空泵来研究压力、温度和体积的原理。

• 热力学零定律使温度的概念成为可能。
• 热力学第一定律证明了系统内能、附加热量和功之间的关系。
• 热力学第二定律与封闭系统内的自然热流有关。
• 热力学第三定律指出，不可能创造出完全有效的热力学过程。

静电定律

两条物理定律支配着带电粒子之间的关系以及它们产生静电力和静电场的能力。

• 库仑定律是以18世纪法国研究员查尔斯·奥古斯丁·库仑命名的。两点电荷之间的作用力与每个电荷的大小成正比，与它们中心之间距离的平方成反比。如果物体具有相同的电荷，无论是正电荷还是负电荷，它们将相互排斥。如果它们有相反的电荷，它们就会互相吸引。
• 高斯定律是以卡尔·弗里德里希·高斯命名的，他是19世纪初工作的德国数学家。该定律表明，电场通过封闭表面的净流量与封闭电荷成正比。高斯从整体上提出了与磁学和电磁学有关的类似定律。

超越基础物理

在相对论和量子力学领域，科学家们发现这些定律仍然适用，尽管它们的解释需要一些改进才能得到应用，从而产生了量子电子学和量子引力等领域。