哪個人所觀察到的繞射圖譜顯示合金的結構不具備平移對稱性?
丹•謝赫特曼
還原論是將世界上的事物的解釋簡化到一些基礎的理論的哲學觀點。在粒子物理學這個觀點是提出一個可以解釋世界上的一切的一種最基礎的物理理論，或者用一個比較大眾化的語言來說，來尋找一個概括宇宙一切的公式。但在粒子物理學的發展過程中也一直有人批評這種極端的還原論。這些批評者中有粒子物理學家、化學家、生物學家、固態物理學家和整體論者。他們並不向標準模型理論本身挑戰，但他們認為基本粒子的特性並不一定也是它們所組成的原子、分子或更大的結構的特性，尤其是它們並不能表達很多粒子組成的系統的特性。基於混沌理論，一些批評者認為即使物理學家完全認識基本粒子的所有的特性的話，人們以此不能完全理解所有的自然的過程；另一些批評者懷疑人們能夠完全理解基本粒子的特性。
凝聚體物理學成為了目前物理學最為活躍的領域之一。僅在美國，該領域的研究者就占到該國物理學者整體的近三分之一，凝聚體物理學部也是美國物理學會最大的部門。早期的凝聚體物理是基於古典或半古典理論的，例如在金屬電子論中服從波茲曼統計的自由電子氣體模型，後來包立在此基礎上引入了由費米和狄拉克各自獨立建立的費米-狄拉克統計使之成為一種半古典理論，建立了金屬電子的費米能級等概念；以及彼得·德拜改進了固體比熱容的愛因斯坦模型，建立了更符合實際情形的德拜模型。1912年，勞厄、威廉·亨利·布拉格爵士和其子威廉·勞倫斯·布拉格爵士從晶體的X射線繞射提出了晶格理論，這成為了晶格結構分析的基礎，也標誌著近代固態物理學的開端。二十世紀二十年代量子力學的誕生使凝聚體物理學具有了堅實的理論基礎，其立竿見影的成果是海森堡在1928年建立了鐵磁性的量子理論，不過對固態物理學界更有影響力的是同年他的學生、美籍瑞士裔物理學家費利克斯·布洛赫建立的能帶理論。雖然布洛赫是海森堡的學生，他建立能帶理論的基礎卻是薛丁格方程式。他從薛丁格方程式的解得到啟發，推導出在周期勢場中運動電子的波函數是一個調幅平面波，調幅因子具有和晶格勢場相同的周期性，這一定理後來被稱作布洛赫定理。
由丹•謝赫特曼發現的准晶體是晶體學的一項創舉。1982年，謝赫特曼觀察到一些金屬合金出現異乎尋常的繞射圖譜。這些繞射圖譜顯示這些合金的結構是有序的，但卻不具備平移對稱性。在准晶體被發現後，國際晶體學聯合會考慮到非周期性結構調整了對於晶體的定義。對於軟物質的研究在二十世紀下半葉也取得了一些重大的進展。其中值得一提的是保羅•弗洛里及皮埃爾-吉勒•德熱納等人對於像聚合物及液晶這樣的軟物質的熱力學平衡研究。自從發現超導現象後以來，物理學者不斷嘗試提升其轉變溫度。1986年，卡爾•米勒與約翰內斯•貝德諾爾茨發現了首個高溫超導體，轉變溫度為35K溫度。後來物理學家發現它是強相關材料的一種。高溫超導體的發現引起了物理學界對於強相關材料的興趣。在這種材料中，電子間的交互作用對於材料的特性有很大的影響。但目前，物理學家仍不能從理論上得到對於高溫超導體性質完善的解釋，而強相關材料也將在一段時期裡會是研究熱點之一。
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。