研究交互作用場的微擾理論的基本工具是?
費曼圖
粒子物理學是原子物理和原子核物理在高能領域的一個重要分支，相對於偏重於實驗觀測的原子核物理學，粒子物理更注重對基本粒子的物理本性的研究。就實驗方面而言，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，在回旋加速器發明以前，很多新粒子都是在宇宙射線中發現的，如正電子。1935年，日本物理學家湯川秀樹提出了第一個重要的核子間強交互作用的理論，從而解釋了原子核內的質子和中子如何束縛在一起的。在湯川的理論中，核子間的作用力是靠一種虛粒子——介子來完成的。介子所傳遞的強交互作用能夠解釋原子核為何不在質子間相對較弱的電磁斥力下崩塌，而介子本身具有的兩百多倍電子靜止質量也能解釋為什麼強交互作用相比於電磁交互作用具有短很多的作用範圍。1937年，安德森等人在宇宙射線中發現了質量約為電子靜止質量207倍的新粒子——緲子，人們起初以為緲子正是湯川預言的介子，從而稱之為μ介子。然而隨著研究發現，緲子和原子核的交互作用非常微弱，事實證明它只是一種輕子。1947年，英國布里斯托大學的物理學家塞西爾·鮑威爾等人通過對宇宙射線照相發現了質量約為電子靜止質量273倍的π介子，從而證實了湯川的預言。
經歷了早期取得的成功之後，量子電動力學遭遇了理論上一系列嚴重的困難：很多原本看上去平常的物理量，例如在外界電場作用下電子的能態變化，在量子場論的計算方法下會發散為無窮大。到了二十世紀四十年代，這一問題被美國物理學家理察·費曼、朱利安·施溫格、日本物理學家朝永振一郎等人突破性地解決了，他們所用的方法被稱為重整化。儘管他們各自研究所用的數學方法不同，美籍英裔物理學家弗里曼·戴森於1949年證明了費曼所用的路徑積分方法和施溫格與朝永振一郎所用的算符方法的等價性。量子電動力學的研究在這時達到了頂峰，費曼所創造的費曼圖成為了研究交互作用場的微擾理論的基本工具，從費曼圖可直接導出粒子散射的S矩陣。費曼圖中的內部連線對應著交互作用中交換的虛粒子的傳播子，連線相交的頂點對應著拉格朗日量中的交互作用項，入射和出射的線則對應初態和末態粒子的能量、動量和自旋。由此，量子電動力學成為了第一個能夠令人滿意地描述電子與反電子和光子以及粒子產生和湮沒的量子理論。
今天所知的所有基本粒子都可以用一個叫做粒子物理標準模型的量子場論來描寫。標準模型是目前粒子物理學中最好的理論，它包含37種基本粒子，這些基本粒子相互結合可以形成更加複雜的粒子。從1960年代以來實驗物理學家已經發現和觀察到了上百種複合粒子了。標準模型理論幾乎與至今為止觀察到的所有的實驗數據相符合。雖然如此大多數粒子物理學家相信它依然是一個不完善的理論，一個更加基本的理論還有待發現。最近發現的微中子靜質量不為零是第一個與標準模型出現偏差的實驗觀測。目前描寫基本粒子的最成功的理論是標準模型理論，它使用規範玻色子來描寫強交互作用、弱交互作用和電磁交互作用。光子、W及Z玻色子和膠子都屬於規範玻色子。此外按標準模型理論物質是由24種基本粒子組成的，最後這個理論還預言了希格斯玻色子。
心理學是否為自然科學的範圍，目前也尚存爭議，一般較廣為接受的說法是心理學同時包含在自然科學與社會科學的範疇之中。自然科學的根本目的在於尋找隱藏在自然現象背後的規律，但是自然科學的工作尚不包括研究為什麼會存在這些規律。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同，那麼要麼是因為觀察中有錯誤，要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。