臨界現象的研究方向主要是可觀測的臨界行為以及?
關於系統的相變
基因表現是用基因中的資訊來合成基因產物的過程。產物通常是蛋白質，但對於非蛋白質編碼基因，如轉運RNA和小核RNA，產物則是RNA。所有已知生物都通過基因表現來生成生命所需的高分子物質。基因表現的過程可分為轉錄、RNA剪接、轉譯、蛋白質的轉譯後修飾這幾步。基因表現調控控制細胞的結構與功能，同時也是細胞分化、形態發生及生物體的多功能性和適應性的基礎。不同的時間、不同的環境，以及不同部位的細胞，或是基因在細胞中的含量差異，皆可能使基因產生不同的表現。基因調節也可以作為進化變化的受質，因為基因表現的時間，位置和數量的控制可以對基因在細胞或多細胞生物體中的功能具有深遠的影響。在遺傳學中，基因表現是基因型產生表型的最基本的層次。
當電漿和中性氣體之間達到一定的相對速度時，就會發生失控的電離反應，這一臨界速度稱為臨界電離速度。臨界電離過程可以將快速流動氣體的動能轉化為電離能和電漿熱能，適用範圍廣泛。臨界現象會產生空間或時間上急劇變化的結構，是複雜系統的一個典型特徵。超冷電漿的製備過程如下。磁光阱先將中性原子降溫至1mK以下，再用另一個雷射束把僅僅足夠的能量傳給原子的最外層電子，使其脫離原子的束縛。超冷電漿的優勢在於，其初始條件能夠很好地設定及調整，包括大小和電子溫度。通過調整用於電離的雷射的波長，便能控制逃逸電子的動能。這一動能是由雷射脈衝的頻寬決定的，最低可達0.1 K。電離後產生的離子一開始會保留中性原子原來的溫度，但溫度會因為所謂的亂度加熱效應而迅速升高。此類非平衡超冷電漿會快速地演變，並展現出各種有趣的現象。
臨界現象是二十世紀六十年代的研究熱點之一。這一研究方向主要是關於系統的相變以及可觀測的臨界行為。利奧•卡達諾夫、班傑明•維多姆及麥可•菲舍爾提出了臨界指數及維多姆標度等方法。這些方法後來於1972年由肯尼斯•威爾森以量子場論中重正化群的形式進行了整合。1980年，克勞斯•馮•克利青發現量子霍爾效應，即在低溫下強磁場中，二維電子氣的霍爾電導是一個基礎常數的整數倍。這基礎常數稱為電導量子，e2/h；其中，e是基本電荷，h是普朗克常數。他還發現這一現象與像雜質含量或介面性質等的系統不規則之處無關，只與電導量子有關。翌年，羅伯特•勞夫林對於這未曾預料到的高精密度整數結果給出理論解釋，雖然他並未明確指出，但這理論意味著霍爾電導可以用一個稱為陳省身數的拓撲不變性來描述。1982年，霍斯特•施特默與崔琦發現了分數量子霍爾效應，即霍爾電導是電導量子的有理數倍。分數量子霍爾效應與整數量子霍爾效應的物理機制不同，後者可以忽略電子間的交互作用，而前者必須假定電子間的交互作用，需要用「多電子波函數」來解釋。隔年，勞夫林利用變分法得出勞夫林波函數，從而對於這一效應給出理論解釋，並且說明這理論會導致帶有分數電荷的準粒子。物理學者稱這準粒子為複合費米子，並且闡明，電子的分數量子霍爾效應可以詮釋為複合費米子的整數霍爾效應。分數量子霍爾系統展示出的各種物理現象仍是目前的研究熱點之一。
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。