10.大爆炸理論
根據埃德溫·哈勃（Edwin Hubble），喬治·勒邁特（Georges Lemaitre）和阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）等人的研究，大爆炸理論是假設宇宙開始於140億年前發生了一次大爆炸。當時，宇宙被限制在一個單一的點上，涵蓋了宇宙的所有物質。隨著宇宙不斷向外擴展，形成了今天的宇宙的樣子。
1965年，亞諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）這兩位天文學家使用射電望遠鏡檢測到了宇宙微波背景輻射之後，隨時間推移並沒有消散的宇宙噪聲或靜電，大爆炸理論得到了科學界的廣泛支持。
9. 哈勃宇宙膨脹定律
當1920年代大蕭條時代逐漸過去，哈勃正在進行開創性的天文學研究。哈勃不僅證明了銀河系之外還有其他星系，而且他還發現這些星系正在遠離我們自己的星系，他稱之為衰退。為了量化銀河系運動的速度，哈勃提出了哈勃宇宙膨脹定律，又名哈勃定律，該方程表示：速度=H×距離。速度代表星系的遠離速度；H是哈勃常數，或表示宇宙膨脹速率的參數；而距離是銀河系與被比較星系的距離。哈勃定律提供了一種簡潔的方法來測量其他星系相對於我們自身的速度。從哈勃定律中可以確定宇宙是由許多星系組成的，其運動可追溯到大爆炸。
8.開普勒行星運動定律
幾個世紀以來，科學家們和宗教領袖就行星的軌道，特別是它們是否繞著我們的太陽軌道進行了激烈的鬥爭。在16世紀，哥白尼提出了有爭議的日心太陽系概念，其中行星圍繞太陽旋轉，而不是圍繞地球旋轉。而約翰·開普勒（Johannes Kepler）在泰科·布拉赫（Tyco Brahe）和其他人所做的工作的基礎上提出了開普勒定律，為行星運動建立確切的科學基礎。
開普勒的三項行星運動定律描述了行星如何繞太陽運轉。第一定律也稱為軌道定律，它指出行星以橢圓形裝繞太陽公轉。第二定律，即面積定律，指行星和太陽的連線在相等的時間間隔內掃過相等的面積。第三個是週期定律，所有行星繞太陽一週的恆星時間()的平方與它們軌道長半軸(ai)的立方成比例，即，它使我們能夠在行星的軌道週期與距太陽的距離之間建立明確的關係。藉助此定律，我們知道像金星這樣的相對靠近太陽的行星的軌道週期要比遙遠的行星（如海王星）短得多。
7.萬有引力定律
在300多年前，艾薩克·牛頓爵士提出了一個革命性的想法：任何兩個物體，無論其質量如何，都相互引力。該定律在許多高中生在物理課上出現，內容如下：
F = G×[（m 1 m 2）/ r 2 ] ，F是兩個物體之間的重力，以牛頓為單位。m1和m 2是兩個物體的質量，而r是它們之間的距離，G是引力常數。萬有引力定律的意義在於，它使我們能夠計算任意兩個物體之間的引力。例如，當科學家計劃將人造衛星送入軌道或繪製月球路線圖時，此功能特別有用。
6.牛頓運動定律
牛頓是有史以來最偉大的科學家之一，他的三個運動定律構成了現代物理學的重要組成部分。與許多科學定律一樣，它的簡潔性但具有非常重要意義。
這三個定律中的第一定律說明了力的含義：力是改變物體運動狀態的原因。對於在地板上滾動的球，該外力可能是球與地板之間的摩擦，也可能是蹣跚學步的孩子將球踢向另一個方向。
第二定律指出了力的作用效果：力使物體獲得加速度，可以以方程F=m×a來表示，這個公式使得物體的質量（m）與加速度（a）之間建立聯繫，F表示力，以牛頓為單位，它也是一個向量，意味著它具有方向分量。
第三定律揭示出力的本質：力是物體間的相互作用。相互作用的兩個質點之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。
牛頓運動定律中的各定律互相獨立，且內在邏輯符合自洽一致性。其適用範圍是經典力學範圍，適用條件是質點、慣性參考系以及宏觀、低速運動問題。牛頓運動定律闡釋了牛頓力學的完整體系，闡述了經典力學中基本的運動規律，在各領域上應用廣泛。
5.熱力學定律
英國物理學家和小說家CP Snow曾經說過，一個不瞭解熱力學第二定律的非科學家就像一個從未讀過莎士比亞的科學家。斯諾的名言其實是在強調熱力學的重要性以及非科學家瞭解它的必要性。
熱力學第一定律是能量守恆定律，即一個熱力學系統的內能增量等於外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。熱力學第二定律有幾種表述方式：克勞修斯表述為熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體；開爾文-普朗克表述為不可能從單一熱源吸取熱量，並將這熱量完全變為功，而不產生其他影響。以及熵增表述：孤立系統的熵永不減小。熱力學第三定律通常表述為絕對零度時，所有純物質的完美晶體的熵值為零，或者絕對零度（T=0K）不可達到。
4.阿基米德的浮力原理
據稱，古希臘學者阿基米德進水桶時發現水的上升，於是得出浮力原理。而後大喊“尤里卡，然後赤裸裸地穿過錫拉庫扎市。這個發現非常的重要，是流體靜力學的一個重要原理，它指出，浸入靜止流體中的物體受到一個浮力，其大小等於該物體所排開的流體重量，方向豎直向上並通過所排開流體的形心。結論對部分浸入液體中的物體同樣是正確的。這一結論還可以推廣到氣體。它應用範圍非常廣泛，對於密度計算以及設計潛艇和其他遠洋船隻來說都是必不可少的。
3.進化與自然選擇
進化論，生物學術語。是由英國生物學家查爾斯·達爾文(1809-1882)曾經乘坐貝格爾號艦作了歷時5年的環球航行中，對動植物和地質方面進行了大量的觀察和採集後，當時是對物種起源的一種猜測而提出的一種假說。隨著進化論的發展，產生了現代綜合進化論，而現代進化學絕大部分以查爾斯·羅伯特·達爾文的進化論為指導，埃爾溫·薛定諤的《生命是什麼》為主體方向，進化論已為當代生物學的核心思想之一。
自然選擇說是由達爾文提出的關於生物進化機理的一種學說。達爾文認為，在變化著的生活條件下，生物幾乎都表現出個體差異，並有過度繁殖的傾向;在生存鬥爭過程中，具有有利變異的個體能生存下來並繁殖後代，具有不利變異的個體則逐漸被淘汰。此種汰劣留良或適者生存的原理，達爾文稱之為自然選擇。他認為應用自然選擇原理可以說明生物界的適應性、多樣性和物種的起源。
2.廣義相對論
愛因斯坦的廣義相對論是一個重要的理論，因為開創性地改變了我們對宇宙的看法。廣義相對論主要是說空間和時間不是絕對的，重力不是簡單地作用於物體或質量的力。而是與任何質量相關的引力使周圍的空間和時間彎曲。
想象一下你在地球在一條直線上行走，向東，開始在北半球某處。過了一會兒，如果有人要在地圖上指出您的位置，那麼您實際上將在原始位置的東邊和南邊。那是因為地球是彎曲的。要直接向東行走，您必須考慮地球的形狀並將自己稍微向北傾斜。
空間幾乎也是類似。例如，對於繞地球軌道飛行的航天飛機的乘客來說，看起來就像是他們在直線上穿越太空。實際上，它們周圍的時空正因地球的重力而彎曲（就像任何具有巨大引力的大型物體（例如行星或黑洞）一樣），導致它們向前移動並繞地球旋轉。
愛因斯坦的理論對天體物理學和宇宙學的未來具有巨大的影響。它解釋了光如何彎曲併為黑洞奠定了理論基礎。
1. 海森堡的不確定性原理
不確定性原理（Uncertainty principle）是由海森堡於1927年提出，這個理論是說，你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度，粒子位置的不確定性，必然大於或等於普朗克常數（Planck constant）除於4π（ΔxΔp≥h/4π），這表明微觀世界的粒子行為與宏觀物質很不一樣。此外，不確定原理涉及很多深刻的哲學問題，用海森堡自己的話說：“在因果律的陳述中，即‘若確切地知道現在，就能預見未來’，所得出的並不是結論，而是前提。我們不能知道現在的所有細節，是一種原則性的事情。”
該原理表明：一個微觀粒子的某些物理量（如位置和動量，或方位角與動量矩，還有時間和能量等），不可能同時具有確定的數值，其中一個量越確定，另一個量的不確定程度就越大。測量一對共軛量的誤差（標準差）的乘積必然大於常數h/4π（h是普朗克常數）是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微觀粒子運動的基本規律——以共軛量為自變量的概率幅函數（波函數）構成傅立葉變換對；以及量子力學的基本關係，是物理學中又一條重要原理。
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