20世纪是物理学发展富有成就的世纪，物理学在经典物理学的基础飞速发展，取得了许多辉煌的成果，对人类社会产生了深刻的影响。在20世纪之前，物理学家对于物质结构的认识还只是观念性的。20世纪前夕的1897年，人类才发了个基本粒子——电子。在那以后，物理学家才真正开始了探索微观物质世界的进程。1900年，普朗克提出量子假说，量子论就此诞生。其后，爱因斯坦用光量子理论解了光电效应。1913年，玻尔提出了原子光谱理论，建立了现代意义上的原子模型。在20世纪20年代，矩阵力学、薛定谔方程、泡利不相容原理、海森伯不确定原理和狄拉克电子方程相继提出，为量子力学奠定了基础。这是20世纪物理学史上一场名副其实的革命。与量子革命几乎同时，爱因斯坦发动了20世纪物理学的另一场革命。1905年，他提出了狭义相对论，把自牛顿以来一直根深蒂固
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