Ниже приведён список нерешённых пробле́м совреме́нной фи́зики[1]. Некоторые из этих проблем носят теоретический характер. Это означает, что существующие теории оказываются неспособными объяснить определённые наблюдаемые явления или экспериментальные результаты. Другие проблемы являются экспериментальными, а это означает, что имеются трудности в создании эксперимента по проверке предлагаемой теории или по более подробному исследованию какого-либо явления.
Почему у времени есть направление? Чем время отличается от пространства? Почему у Вселенной была такая низкая энтропия в прошлом, и почему время соотносится с универсальным (а не локальным) увеличением энтропии из прошлого в будущее согласно второму закону термодинамики?[2] Почему нарушения CP-инвариантности наблюдаются при некоторых распадах слабого взаимодействия и нигде более? Являются ли нарушения CP-инвариантности каким-то образом производными второго закона термодинамики, или же они — отдельная стрела времени? Существуют ли исключения из принципа причинности? Возможно только одно-единственное прошлое? Различается ли физически настоящее время от прошлого и будущего, или это просто состояние сознания? Что соединяет квантовую стрелу времени с термодинамической? Как люди научились договариваться о том, что является настоящим моментом?
Следующие проблемы являются либо фундаментальными теоретическими проблемами, либо теоретическими идеями, для которых отсутствуют экспериментальные данные. Некоторые из этих проблем тесно взаимосвязаны. Например, дополнительные измерения или суперсимметрия могут решить проблему иерархии. Считается, что полная теория квантовой гравитации способна ответить на бо́льшую часть из перечисленных вопросов (кроме проблемы острова стабильности).
Нерешённые вопросы физики элементарных частиц делятся на два класса. Первый — из чего всё состоит и почему оно построено так, как построено, а также поиск возможных новых частиц и взаимодействий. Второй — как из уже известных частиц образуются уже известные явления[16].