哪些是数学学？这几乎是所有化学教材在绪言中（或在其他相应部位中）必须回答的问题。下边是三册学院数学教材（其中一册是美国教材）和三册高中数学教材（其中一册是美国教材）对这一问题的回答：
赵凯华和罗蔚茵，《新概念数学教程热学》：“物理学是阐述物质的结构和运动基本规律的学科。”
许方官，《四元数化学学》：“物理学是研究物质、能量以及它们之间互相作用的科学。”
日本W．Sears，《大学化学学》第一册:“物理学是一门检测科学。”
张维善，《普通中学课程标准实验教科书·物理（选修1）》：“物理学是一门自然科学。……物理学研究物质存在的基本方式，以及它们的性质和运动规律。数学学还研究物质的内部结构，在不同层次上认识物质的各类组成部份及其互相作用，以及它们运动和互相转化的规律……物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理智、重视逻辑推理的科学……”
廖伯琴，《普通中学课程标准实验教科书·物理（选修1）》：“物理学就是探究物质的结构和基本运动规律的科学。”
日本PaulW．，《物理：原理与问题》：“物理学研究的是物质、能量以及它们间的互相关系。”
综观以上对“物理学是哪些？”的回答可以看出，教材编者都从数学学的研究对象这个角度来回答。但是，她们的回答具有较大的不一致性：有的觉得化学学是研究物质的，有的觉得是研究物质的性质的；有的提及物质的结构和运动，有的提及互相作用、能量；还有一本书提及了数学学的研究方式——物理量的检测。
可见，“物理学是哪些？”这个问题还没有一个统一的答案，并且我们可以隐约约约地觉得到，所有的答案都在渐渐指向同一个目的地，下边我们就来一起阐述，并在此过程中自行感受“物理学是哪些？”的答案。
一、物理学概念的来历
（一）数学学概念的西方源起
“物理学”（即日语里的“”），最早始见于古埃及亚里士多德的《物理学》一书，该书的英文译者张竹明先生强调：“这本《物理学》是一门以自然界为特定对象的哲学。它不同于我们现今的数学学，它除了包括了现今的数学学，也包括物理、生物学、天文学、地学等等在内。反正，涉及整个自然科学物理学的定义是什么，它只研究自然界的总原理，是自然哲学”。鉴于亚里士多德的《物理学》中有许多数学方面的错误推论，所以1949年因提出了宇宙起源的大爆燃学说而声名大震的英籍前南斯拉夫化学学家乔治·伽莫夫曾强调：“亚里士多德在数学学领域中最重要的贡献其实只是创造了这门学科的名子。”这个词由古埃及“自然”一词推演而至。
（二）英文“物理学”一词的来源
1900年，德国人藤田丰八把饭盛挺造编撰的《物理学》译成了英文，由当时北京江南制造局刊行。这本书是我国第一本具有现代“”内容的称为“物理学”的书。
这么说，并非1900年曾经中国就没有“”。东方的，包括中国在内的近代科学都是从西方传进来的，实际情况是从西方传到中国远比传到美国还要早。不过1900年曾经，我国译述西方数学学专著没有采用“物理学”的译法，而是多译为“格物学”或“格致学”。如1879年日本人林乐知将罗斯古编撰的一本数学书翻译成汉语并命名为《格致启蒙》，其中第二卷为格物学；1883年德国传教士丁题良（丁匙良，中文名，1888年曾来中国传教，接触中国唐代文明后曾提出“丁题良推测”：中国的“元气说”曾影响过笛卡尔提出“以太”漩涡说），同时也将一本数学书译为汉语，名子为《格物测算》。另外，国外1886年有专著《格致小引》，1889年又有《格物人门》出版。
大量史籍表明：“格物学”或“格致学”就是“”的初期汉语译音，这两种译法是“格物致知”一词两种方式的简写。“格物致知”一词始于道家“致知在格物，格物而后知至”的思想。
应当指出的是，美国学者强调：“特别值得大书一笔的是，近世中国的汉专著述成为台湾翻译西洋科学译字的根据。”日本初期化学学史研究者梨木或雄说：“在我国最初把‘’称为‘穷理学’。明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书，论述的内容包括天文、气象、医药等方面。早在唐代，同样内容包含在《物类志》和《物类感应》等论著中，那些都是中国数学专著的渊源。”
2002年4月在成都举行了中国近现代科学技术回顾与展望国际学术研讨会，会上仍有学者觉得将“”译为“物理”不如译为“格物”或“格致”更符合汉语文化。并且“物理学”一词虽然被中国人所逐步接受，1902年京师大学堂在格致科下设数学学科目，1912年改格致科为理科，下设化学门，同年金陵学院设数学学科目，1918年商务印书馆出版了由陈幌编撰的《物理学》，这是第一本国人命名为《物理学》的“”著作。
二、物理学的研究范围
数学学的最基本部份是热学和场论，热学涉及质点或物体在给定力作用下的运动，场数学学则涉及万有引力场、电磁场、核力场以及其他力场的起源、本质和特点。热学和场论合在一起就构成了理解科学上所提出的自然现象的最基本途径，数学学的最终目的就是要通过这两个方面理解全部自然现象。
具体地说，按所研究的物质运动形态和具体对象，数学学涉及的范围包括：热学、声学、热学和分子化学学、电磁学、光学、原子和原子核化学学、基本粒子化学学、固体化学学以及关于对二氧化碳和液体的研究等。数学学包括实验和理论两大部份，经过实践检验被否认为可靠的理论化学有：理论热学、热力学和统计数学学、电动热学、相对论、量子热学和量子场论。其实这种理论也只能是相对真理，有各自的局限性。基于人们将数学学的基本理论和实验方式运用于研究各类专门问题，使数学学中各类新的分支不断涌现并产生如流体热学、弹性热学、无线电电子学、金属化学学、半导体化学、电介质化学、超导体化学、等离子体化学、凝聚态化学、非平衡态统计数学、现代宇宙学、固体发光、液晶及激光等。一些边沿学科也随着数学学向其他科学的广泛渗透与交叉相继产生如物理化学、生物化学、天体化学及海洋化学，等等。为此，数学学的发展犹如宇宙演变一样永不止息。而作为这门久经考验的科学的伟大造就者——物理学家，总是前赴后继、不为矫饰、呕心沥血、锲而不舍地进行潜身研究，运用娴熟的实验方式和精密的物理方式，尽可能严格地去阐明自然规律，这种实验技巧和物理方式是永恒和普适的，如同数学学本身的规律一样。
足见，数学学的形成和发展渊始于“格物致知”，彰显了“致知在格物，格物而后知至”的中国唐代道家的思想。海森伯（W.）的一席话堪称是与儒教的观点不谋而合，并将这个问题探讨得愈发淋漓尽致，他强调：“在西方文化早期，古埃及人发觉了原理与实践间的密切联系。”
化学学理论体系，是一个复杂的、规范化、系统化并经过反复充分论证和检验的知识体系，是知识的成熟形态。这当中还涉及一个将通过探求客观事物及其规律的活动，所获得的关于对自然的科学认识，正确地抒发下来。其中包括：概念、定理、定律、数学模型、法则等的语言叙述，即物理学假说或理论的语言叙述，并以专题论文或学术著作等方式将其公布于世。因而化学学在彰显了反映与创造的同时，也突显出认识与抒发的统一。
三、物理学是以实验为本的科学
“物理学是以实验为本的科学”，这一精辟阐述出自诺贝尔化学学得奖者、理论化学学家杨振宁院士之前的一则题字，它抒发了化学学界的共同看法，捉住了化学学的根本特点，好多化学学先贤都有类似见解。在化学学的发展中，实验起过重要作用，现今正在起着、将来也还要起重要作用，这一点对于化学学家大约是没有争辩的。
化学学在先前称为自然哲学，数学学涉及自然的个别方面，它们可以通过一种基本的途径，即根据一些基本原理和基本定理来加以理解。随着时间的推移，不同的特殊学科从数学学短发了下来，产生自己的研究领域。在此过程中，数学学保持着它的原本面目，即理解自然界的结构和解释自然现象。而数学学之所以能始终保持着它的原本面目，很大程度上是由于化学学拥有其颇具特色的化学实验。
实验是理论的基础，但并不等于说理论可以直接从实验得到。诸如，简单地把爱因斯坦相对论的形成归结于迈克尔孙一莫雷实验的直接结果，不但不符合历史的原本面目，也欠缺逻辑的劝说力。理论的形成和发展不能用一个简单公式来表示，但它在发展过程中必须不断从实验得到事实的补充和航向的修正。理论始于实验，却低于实验，具有高度概括性和普遍性，但它不能违背直接经验，必须接受实验的检验。实验可以否定旧理论，支持新理论，对互相匹敌的理论做出裁定。当数学学的现有理论与新的实验结果发生矛盾时，或则当构建在不同实验基础上的不同领域的理论相互冲突时，靠理论的诠释和修复常常不能解决问题，这时摆在化学学家面前的任务就是要审查理论的立足点，提出新的假定，完善新的理论体系，于是数学学就发展了。这些发展是跳跃式的，常常不能靠逻辑来说明。新的理论构建以后，最重要的事情是寻求实验的支持，以判断理论是否符合实际。实验—理论一实验，这就是数学学发展的基本模式。
四、假说是完善和发展数学学理论的桥梁
假说对于数学学理论的产生和发展，有着极为重要的意义。毋庸置疑，数学学研究的基础是观察和实验。但科学观察和实验总是带有目的性的，它必须在一定的动机支配下，根据某种预定的计划、方案、方法进行。这就须要假说。假说提供了实验的课题、任务、甚至技巧。可以说，没有假说，就不会有系统的科学观察和实验。近代初期最重要的观测，当推第谷的天文观测。但是第谷的观测却是在地心体系的假说指导下进行的。他自己就说过，没有一个世界体系理论的指导，就难以进行观测。
假说制定观测和实验的任务及途径，赋予观察和实验以明晰的自觉性和高度的主动性。这一方面表现在为了否认假说而设计观察和实验；另一方面也表现在为了否定假说而设计观察和实验。知名的汉堡斜塔落体实验，就是伽利略为了否定亚里士多德关于“重物自由下落较轻物快”的错误假说而设计进行的。实验结果推翻了流行12个世纪的错误假说，形成了全新的自由落体定理。
进行科学观察和实验须要假说，把观察和实验得到的资料上升为理论同样须要假说，数学学理论是对自然界客观规律的正确认识。并且因为深受各类各样的条件限制物理学的定义是什么，人们不能一下子就达到对客观规律的真理智的认识，而常常要依靠于假说这些研究方式，运用已知的科学原理和事实去探求未知规律，不断地积累实验材料，降低假说中的科学性的内容，降低假设性的成份，逐渐地构建起正确反映客观规律的科学理论。随着实践的发展，又会出现以前的理论所不能解释的新现象，这就须要提出新的假说，完善新的理论。数学学就是顺着假说—理论、新的假说—新的理论……这个途径愈来愈丰富和发展，愈来愈趋向构建。为此，有人将假说称作科学理论的胚胎，这是丝毫不过分的。例如，1905年爱因斯坦提出的“光量子”假说，蕴育着量子论的诞生。虽然是有些错误的假说，但仍然还能为之后新假说的产生和新理论的成立提供科学材料和个别局部的正确原理、方法、公式、定律等。诸如，地心假说是错误的，却为以后的哥白尼构建日心假说积累了大量材料。
还有些错误的假说，可以启迪人们的创造性思维，由此形成出新的假说、乃至新的数学学理论。这在数学学史上也是不乏其例的。众所周知，“以太”的假说是错误的，17世纪时它是作为一种特殊的物质被引进数学学的。但是，“以太”假说除了在数学学思想的发展中起过重要的作用（使人们懂得了空间不可能是虚无的，物体之间不存在任何超距作用），并且它还为狭义相对论的诞生提供了思维的素材。由于人们为了确立以太的存在，曾试图观测“以太风”。这样,“以太飘移”的实验观测,从1728年的早期探求后，就被广泛地进行着。并且1887年7月迈克尔逊—莫雷实验却表明：静止以太的假说是不对的。于是，爱因斯坦就在彭加莱等人关于以太甩尾“零结果”的卓越看法的启发下，彻底否定了“绝对空间”概念和“静止以太”假说的存在意义，运用“思想实验”，重新提出了两个基本假说——相对性原理和光速不变原理，并由此而成立了彪炳史册的狭义相对论。
结语
“物理学”概念的内涵己经且正在发生着演化，假如说数学学过去在物质和精神上曾挺好地惠及于人类，各类辉煌成就的取得与化学学家的打破常规的勇气和探求精神密不可分。这么，明天和今天的人们将进一步认识到数学学是一套获得、组织、运用和探索知识的有效方式，这是至关重要和更有意义的。这样的认识无论对学习数学的人还是院士化学的人都应成为其指导学习工作的原则，一旦化学学方式论思想真真实实地被人们所把握，这么学习数学的人就不再见满足于背点概念公式做几道题，而是更侧重在一定的基础上对数学思想、物理方式的感悟，并能在众多领域得以应用。其实，化学方式不是空谈即能把握的，它只能产生于良好的数学专业素养之上。这要求广大化学教育工作者必须旨在于履行素养教育，良好的化学专业素养主要彰显为清晰全面确切的化学思想、扎实的物理应用能力和较好的实验能力几个方面，简言之，即具备良好的理论素养及实验素养，且对中学生打基础而言这两者同等重要，不可偏废。2002年6月20日丁肇中先生在CCTV的“东方之子”栏目中说得好:“在中学成绩好，就做理论；动手能力强，就做实验。这些观点是完全错误的。好多成功的实验化学学家都精通理论，做实验最重要的是找题目，动手能力、做法是次要的。”
另一方面，化学学发展史告诉我们，一流的理论化学学家常常也具有扎实的实验基础。牛顿做过许多知名的实验，爱因斯坦读学院时也曾用很大精力做实验，这对他后来获得巨大的理论成果至关重要。
“物理学是一门实实在在的科学，是一门久经考验的科学，是一门伟大而繁重的科学，这些昙花一现的理论、学说和化学学是无可比拟的，这些在变革浪潮中用蛊惑人心的语言装潢上去的雕虫小技更是不值一提，化学学的发展犹如宇宙演化一样永不止息。”
这话爱情色调较浓，但不无道理。
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《物理学的概念与文化素质》
作者：[美]阿特·霍布森（Art）
译者：泰克诚，刘培森，周国荣
《物理学的概念与文化素质》的原书是一本在日本非常流行并广受好评的工科数学教材。作者Art三十多年来怀着提升公众科学素质的强烈使命感，孜孜以求，旨在于对工科中学生的科学素质教育。他主张教给中学生最新的化学学，侧重讲清楚化学概念和完善鲜明的化学图象，采用不用物理的概念式教学；他积极涉及社会生活中与化学学有关的众多热点问题，如臭氧枯竭、全球变暖、技术风险、能源、核动力、核装备、伪科学等。作者因为本书和他倡导讲授与科学有关的社会论题，于2006年获得英国化学班主任商会颁授的密立根奖。在日本有130多所中学采用这本书作为工科数学教材。
《物理学的概念与文化素质（第4版）（翻译版）》的译者和原作者是十多年的旧友。在翻译过程中，译者严谨推敲，与作者配合默契，因而翻译质量堪比上乘。