Avant d'être validées, ou non, par des observations, les grandes théories physiques ont été imaginées abstraitement grâce aux mathématiques. Parmi elles, les théories relativistes d'A. Einstein, qui bouleversent la compréhension de l'univers en détrônant l'approche d'I. Newton. Les mathématiques ont également permis de formaliser les phénomènes contre-intuitifs relevant de la physique quantique.