Astrofizica este o subcategorie a astronomiei și se concentrează mai mult asupra modului în care obiectele din univers interacționează între ele, mai degrabă decât pur și simplu asupra chimiei și matematicii corpurilor celeste. În mod similar, cosmologia studiază originile și viitorul universului prin examinarea găurilor negre, a materiei întunecate și a fenomenelor similare.
Studiile electrodynamice cuantice studiază modul în care materia și lumina interacționează și îmbină mecanica cuantică și relativitatea specială. Mecanica cuantică este denumită uneori teoria cuantică și utilizează date matematice care descriu comportamentul particulelor și valurilor pentru a obține o perspectivă asupra fenomenelor la scară macroscopică. Optica cuantică utilizează mecanica cuantică pentru a studia modul în care lumina interacționează cu materia la scară universală. Cu toate acestea, gravitatea cuantică este un pic de mister și fizicienii încearcă să unifice mecanica cuantică și teoria relativității și să o explice în formule matematice.