元素周期表為誰發表的?
季米特里門捷列夫
科學與非科學的區分被稱為劃界問題。例如，精神分析應該被認為是科學嗎？所謂的「創世科學」、膨脹的多重宇宙假說、宏觀經濟學是科學嗎？卡爾·波普爾稱這是科學哲學中的核心問題。然而，對於該問題，沒有一種統一的說法贏得了哲學家普遍的接受，有些人甚至認為此問題無法解決或沒有意義。早期，邏輯實證主義者嘗試將科學建立在觀測之上；相應的，非科學則是非觀測的，因此毫無意義。波普爾認為，科學的核心屬性是可證偽性。也就是說，每一個真正科學的說法是有可能被證明是錯誤的。偽裝成科學，試圖得到本來沒有能夠實現的合法性，這樣的一個領域，就被稱為偽科學、邊緣科學，或垃圾科學。物理學家理察·費曼提出了「草包族科學」一詞：研究人員認為他們正在做科學，因為他們的活動具有科學的外表；但實際上他們缺乏「那種徹底的誠實」，讓他們的成果進行嚴格的評估。各類商業廣告宣傳，從炒作到欺詐，都可能屬於這些類別。
前6世紀古希臘的哲學家就提出物質是由基本粒子組成的猜測。流西普斯、德謨克里特斯和伊比鳩魯是原子論的代表人物。17世紀時艾薩克牛頓也有過物質是由粒子組成的想法。1802年約翰道爾頓正式提出所有物質是由原子組成的理論。1869年季米特里門捷列夫發表的元素周期表加深了原子論的設想。約瑟夫•湯姆森發現了原子中存在帶有負電荷、質量非常小的電子，認為原子是由質子和被束縛的電子組成的。歐內斯特•拉塞福證明質子集中在非常緊密的原子核中。1932年英國物理學家查德威克發現了中子，至此，人們認識到原子核是由質子和中子組成的，電子在原子核外運動。20世紀原子物理學和量子物理學的研究導致了裂變和聚變的發現和實驗成功。人類能夠將一個元素的原子轉換成另一個元素的原子。1950年代和60年代中許多新的粒子被發現，它們被統稱為粒子動物園。直到1970年代粒子物理的標準模型建立，將大多數這些粒子看作是少數基本粒子的複合粒子後這個混亂才減輕。
現代時期的開始代表了歐洲文藝復興的結束。確切的時間點會依據各個領域的界定而有所不同，比如說，一個歷史學家可能會將現代的開始放在1650年，而一個音樂家則可能會把時間放在音樂的浪漫時期結束之後，也就是大約1900年。當代史學者習慣把一戰爆發，作為近代的終結、現代的開端。同樣地，依據各個領域的不同觀點，現代時期可能會被界定為一直延伸到我們現在所處的時間，或者也有可能被認為結束於後現代主義的開始，可能在1960年代到1980年代初期之間的任何一點。如果是將現代定義為在後現代之前的話，那麼它可能特別指涉了現代主義。有的觀點則認為，後現代主義只不過是現代主義本身最晚一個時期的發展而已。
1934年，法國的約里奧-居禮夫婦通過用放射性釙所產生的α射線轟擊硼、鎂、鋁等輕元素，會發射出很多粒子產物，儘管之後移開放射性釙，仍舊會繼續發射粒子產物，這個現象導致了他們發現了人工放射性。1934年，義大利物理學家恩里科·費米在用中子轟擊當時已知的最重元素——92號元素鈾時，得到了一種半衰期為13分鐘的放射性元素，但它不屬於任何一種已知的重元素。費米等人懷疑它是一種未知的原子序數為93的超鈾元素，但在當時的條件下他無法做出判斷。同年，費米又通過用中子和氫核碰撞獲得了慢中子，慢中子的產生大大加強了中子在原子核實驗中的轟擊效果。1938年德國化學家奧托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼用慢中子轟擊鈾，從中得到了較輕的元素：鑭和鋇。哈恩將這一結果發信給當時受納粹迫害而流亡中的好友，奧利地-瑞典物理學家莉澤·邁特納，稱自己發現了一種「破裂」的現象。邁特納次年在波耳的肯定下發表了論文《中子導致的鈾的裂體：一種新的核反應》，將這種現象稱作核分裂，並為裂變提供了理論上的解釋。邁特納所用的解釋就是愛因斯坦的狹義相對論中的質能等價關係，從而解釋了裂變中產生的巨大能量的來源。她計算出每個裂變的原子核會釋放2億電子伏特的能量，這一理論解釋奠定了應用原子能的基礎。同年，德國-美國物理學家漢斯·貝特解釋了恆星內部的核融合循環。