بعض المسائل الرئيسية التي لم يتم حلها في الفيزياء هي نظرية، وهذا يعني أن النظريات الموجودة تبدو غير قادرة على تفسير ظاهرة معينة ملحوظة أو نتيجة تجريبية. مما يعني أن هناك صعوبة في إنشاء تجربة لاختبار نظرية مقترحة أو التحقيق في ظاهرة بمزيد من التفصيل.
لا يزال هناك بعض أوجه القصور في النموذج القياسي للفيزياء، مثل أصل الكتلة، وتذبذبات النيوترينو، وعدم تناسق المادة المضادة، وطبيعة المادة المظلمة والطاقة المظلمة.[1][2] تكمن مشكلة أخرى في الإطار الرياضي للنموذج القياسي نفسه النموذج القياسي غير متسق مع النظرية النسبية العامة، لدرجة أن إحدى النظريات أو كلاهما تنهار في ظل ظروف معينة (على سبيل المثال ضمن اختصارات الزمكان المعروفة مثل الانفجار العظيم ومراكز الثقوب السوداء وراء أفق الحدث).
مسائل غير محلولة حسب المجال
إما أن تكون المسائل التالية هي مسائل نظرية أساسية، أو أنها أفكار نظرية تنقصها الأدلة التجريبية. بعض هذه المسائل مترابطة ببعضها بشكل قوي. على سبيل المثال، إذا حُلت مسألة الأبعاد الإضافية أو التناظر الفائق فأنها قد تحل المسألة الهرمية. يُعتقد بأن النظرية الكاملة للثقالة الكمومية تكون قادرة على إجابة الكثير من هذه المسائل (ما عدا مسألة جزيرة الثبات).
الثقالة الكمومية، علم الكون، والنسبية العامة
توزيع المادة و الطاقة المظلمتين على مستوى الكونكارثة الفراغ- لماذا تكون كتلة الفراغ الكمي المتنبأ بها ذات تأثير ضئيل على توسع الكون؟
ثقالة كمومية- كيف يمكن للثقالة والنسبية العامة أن تكونا نظرية الحقل الكمومي؟ وهل نظرية الأوتار (نظرية إم) هي السبيل الصحيح لتكوين نظرية الحقل الكمومي؟[3]
الثقوب السوداء، ومفارقة المعلومات على متن الثقوب السوداء، و إشعاع الثقوب السوداء- هل تنتج الثقوب السوداء اشعاع حراري؟ وهل يحمل هذا الإشعاع معلومات حول بنيتها الباطنية؟
الأبعاد الإضافية- هل للطبيعة أكثر من 4 أبعاد زمكانية؟ وماهو حجمها إن وجدت؟ وهل الأبعاد خاصية أساسية للكون أم أنها نتائج منبثقة عن القوانين الفيزيائية؟
تضخم كوني- هل نظرية التضخم الكوني صحيحة ؟ وماهي تفاصيل هذا الأمر إن صح ؟
أكوان متعددة- هل هناك أسباب فيزيائية للاعتقاد بوجود اكوان أخرى غير مرئية؟
فرضية الرقابة الكونية وحدسية حماية التسلسل الزمني- هل يمكن للانفرادية المعروفة "بالانفرادية المكشوفة" ان تنتج عن شروط ابتدائية واقعية؟
مستقبل الكون- هل الكون يتجه نحو التجمد والانكماش؟ أو نحو التمزق الكبير؟ أو الانكماش ذو أبعاد متباينة ؟ أو الارتداد الكبير؟ أم هو نموذج يذكر موضوعه كونيا بحسب مبادئنا الحياتية ؟
موجة الجاذبية- هل يمكن رصد موجات الجاذبية؟ ( تم إعلان رصد موجات الثقالة عام 2016 ).
معضلة الثابت الكوني- لم طاقة نقطة الصفر في الكون لا تسبب أي تغير أو تأثير على مستوى الكون ؟
المادة المظلمة- ماهي المادة المظلمة ؟ هل هي جسيمات ؟ و هل هي النظير الفائق الأخف (LPS)؟
الطاقة المظلمة- ماهو سبب التوسع أو تسارع توسع الكون ؟
عدم تناسق الباريون- لماذا توجد المادة أكثر بكثير من المادة المضادة في الكون؟
فيزياء الطاقة العالية/ فيزياء الجسيمات
ميكانيكية هيغز- هل توجد جسيمات هيجز؟
"تم إثبات وجود جسيمات بوزونات هيجز في الرابع من يوليو 2012 ضمن تجربة سيرن"
المسألة الهرمية- لماذا الجاذبية كقوة من القوى الكونية ضعيفة في بعض من الحقول الكولومية ؟
جزيرة الثبات- ماهي أثقل ذرة مستقرة ممكنة ؟
أحادي القطب المغناطيسي- هل توجد جسيمات حاملة للشحنة المغناطيسية (هل يمكن وجود مغناطيس أحادي القطب)؟
تحلل البروتون والتوحيد- كيف يمكن توحيد التفاعلات الثلاث للنظرية الكمومية؟
تماثل فائق- هل التماثل الفائق للزمان والمكان (زمكان) ملحوظ في الطبيعة؟
كتلة النيترينو- ماهي كتلة النيترينو وكم تبلغ نسبتها على مستوى الكون ؟
الفيزياء الفلكية (الفيزياء الكونية)
السوبرنوفا- ماهي الآلية الدقيقة لانهيار النجوم أو المسماة بالسوبرنوفا ؟
مشكلة دوران المجرة- هل المادة المظلمة هي المسؤولة عن الاختلاف النظري والقياسي التجريبي في سرعة دوران النجوم حول مركز المجرة؟ أم هو شيء آخر؟
أصل المجال المغناطيسي- ماهو الأصل الجذبوي للمجال المغناطيسي؟
أزمة إنتاج الفوتون- لماذا المجرات تنتج الأشعة فوق البنفسجية بمعدل أقل خمس مرات من المتوقع؟
هدير الفضاء- لم صوت هدير الفضاء أعلى بست مرات من المتوقع؟ وما هو مصدر هدير الفضاء؟
الفيزياء الذرية والجزيئية
ذرة الهيدروجين- ماهو الحل لمعادلة شرودنجر لذرة الهيدروجين في الحقول الكهربائية والمغناطيسية ؟
الهيدروجين الميوني- هل يتعارض نصف قطر الهيدروجين الميوني مع نصف قطر الهيدروجين العادي ؟
مسائل أخرى
ميكانيكا الكم في حدود الانسجام- هل هناك تفسير أفضل للميكانيكا الكمومية ؟
معلومات فيزيائية- هل هناك ظواهر فيزيائية مثل الثقوب السوداء أو انهيار الدالة الموجية التي يمكن ان تدمر معلومات حالاتها السابقة؟
نظرية كل شيء- هل هناك نظرية تفسر جميع قيم الثوابت الفيزيائية؟ وهل هذه الثوابت متغيرة نسبيا للزمن ؟
المراجع
- Hammond, Richard (May 1, 2008). "The Unknown Universe: The Origin of the Universe, Quantum Gravity, Wormholes, and Other Things Science Still Can't Explain". Proceedings of the Royal Society of London, Series A. 456 (1999): 1685.
- Womersley, J. (February 2005). "Beyond the Standard Model" ( كتاب إلكتروني PDF ). Symmetry Magazine. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 17 أكتوبر 200723 نوفمبر 2010.
- Alan Sokal (July 22, 1996), Don't Pull the String Yet on Superstring Theory, New York Times, مؤرشف من الأصل في 07 ديسمبر 2008