二十世紀物理學兩大理論體系有相對論以及何者?
量子力學
自然科學是研究大自然中有機或無機的事物和現象的科學。自然科學包括天文學、物理學、化學、地球科學、生物學等等。與自然科學不同的還有應用科學、人文學、社會科學、形式科學和工程學。一般認為，古希臘人泰勒斯、亞里士多德是自然科學的創始人，伽利略·伽利萊是將實驗引入自然科學的首倡人。18世紀以前歐洲自然科學與哲學幾乎不可分開。哲學家也同時是自然科學家，勒奈·笛卡爾、戈特弗里德·威廉·萊布尼茨、約翰·洛克等等著名的哲學家也同時是自然科學家。在自然科學發展的早期,對自然物體或者分類的系統研究,稱之為自然歷史。.
二十世紀六十年代發現的遙遠的類星體和無線電星系開始成為不支持穩恆態宇宙模型的證據，而1965年阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜發現的宇宙微波背景輻射明確反駁了穩恆態理論。大爆炸理論由此被認為是最能解釋宇宙起源和演化的理論，唯一讓物理學家不滿的是其中奇異點的存在。後來，潘洛斯和霍金的奇異點定理證明了奇異點的存在是廣義相對論的必然結果，這使得大多數物理學家都接受了大爆炸理論，並認為我們所觀測到的宇宙起源於一個有限的時間。二十世紀九十年代，大爆炸理論得到了宇宙學實驗觀測的有力驗證。隨著幾個重要的空間望遠鏡：宇宙背景探測者、哈伯太空望遠鏡和威爾金森微波各向異性探測器的發射和數據採集，物理學家有能力對大爆炸理論中的參數進行精確的測量。不僅如此，他們還意外地發現宇宙的膨脹速度在不斷增長：愛因斯坦曾經將他引入的宇宙常數項稱為「他一生中的最大錯誤」，然而實驗觀測表明宇宙常數項仍然是有用的：為了解釋宇宙的加速膨脹，物理學家結合對相關超新星的觀測提出了暗物質和暗能量理論。當今宇宙學最為認可的模型——ΛCDM模型——結合了宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結構和宇宙加速膨脹，這是能夠構建一個自洽的物理宇宙模型的最簡單的假設。
物理學是研究物質、能量的本質與性質，以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素，所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學，物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式稱為「物理理論」，經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律，直到有一天被證明是有錯誤為止。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇，直到十七世紀至十九世紀期間，才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集，如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的，物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制，有時還會開啟嶄新的跨領域研究。通過創建新理論與發展新科技，物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如，由於電磁學的快速發展，電燈、電動機、家用電器等新產品紛紛湧現，人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟，核能發電已不再是藍圖構想，但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。二十世紀初期，物理學者發現經典物理學存在著極嚴重的瑕疵：邁克生-莫立實驗的零結果不符合牛頓相對論的預測，黑體輻射譜不符合熱力學的預測，經典電磁學無法解釋光電效應與原子光譜，放射性物質的物理性質貌似與經典物理學的決定論背道而馳。這些瑕疵給學術界帶來了一場前所未有的考驗，徹底地動搖了舊理論體系的基石，導致了二十世紀物理學兩大理論體系相對論和量子力學的出現，進而開始了現代物理學的紀元。相對論和量子力學對於這些難題給出合理解答。不僅如此，物理學者應用相對論和量子力學於像原子、分子等等的微觀系統，以及各種凝聚態宏觀系統，從而更為深切地揭示大自然的工作機制，並且促進物質文明蓬勃發展。
克耳文所言的兩朵烏雲分別是指邁克生-莫雷實驗測量的零結果和黑體輻射理論出現的問題。出自對牛頓理論的高度信任，克耳文也相信這兩個問題會被最終掃清，發言中他針對這兩個問題提出了自己的解決方案。對于波動說中為何光以外的其他物質不會和「膠狀」以太發生交互作用的問題，克耳文提出假設以太是可伸縮的，從而邁克生-莫雷實驗不能完全否定以太的自由運動；而對於黑體輻射的問題，克耳文認為馬克士威、波茲曼和瑞立等人對能量均分定理永遠成立的維護是不必要的，「解決問題最簡單的途徑就是否定這一結論」。克耳文對這兩個問題的在意程度反映了當時物理學界對物理學理論體系的普遍憂慮，但他很有可能沒有想到的是，這兩朵烏雲給物理學帶來的是一場突如其來的風暴，這場風暴顛覆了舊理論體系的框架，分別導致了二十世紀物理學的兩大理論體系：相對論和量子力學的誕生。