理論物理學(xué)家李·斯莫林（Lee Smolin），在他2006年頗有爭議的著作《物理學(xué)的麻煩：弦論的興起，科學(xué)的衰落以及下一步》中指出“理論物理學(xué)中的五個(gè)大問題”。

量子引力問題：將廣義相對論和量子理論結(jié)合成一個(gè)可以聲稱是自然的完整理論的單一理論。

量子力學(xué)的基本問題：解決量子力學(xué)基礎(chǔ)中的問題，方法是通過理解現(xiàn)有的理論或發(fā)明一種有意義的新理論。

粒子和力的統(tǒng)一：確定各種粒子和力是否可以在將它們?nèi)拷忉尀閱蝹€(gè)基本實(shí)體的表現(xiàn)的理論中統(tǒng)一。

微調(diào)問題：解釋自然界中如何選擇粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中的自由常數(shù)。

宇宙奧秘的問題：解釋暗物質(zhì)和暗能量?；蛘撸绻鼈儾淮嬖?，就要確定引力在大尺度上是如何和為什么被改變的。更籠統(tǒng)地說，解釋為什么宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的常數(shù)（包括暗能量）具有它們所具有的值。

物理問題1：量子引力問題

量子引力是理論物理學(xué)的努力，旨在創(chuàng)建一個(gè)包括廣義相對論和粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的理論。當(dāng)前，這兩種理論描述了不同的自然尺度，并試圖探索它們重疊的尺度，這些結(jié)果并不十分有意義，例如引力（或時(shí)空曲率）變得無限大。（畢竟，物理學(xué)家從來沒有看到自然界中真正的無限，也不想?。?/span>

物理問題2：量子力學(xué)的基本問題

理解量子物理學(xué)的一個(gè)問題是所涉及的潛在物理機(jī)制是什么。量子物理學(xué)中有很多解釋，如經(jīng)典的哥本哈根解釋，休·埃弗雷特二世的有爭議的“多世界的解釋”，以及更具爭議性的解釋，例如“參與性人類原理”。這些解釋中出現(xiàn)的問題圍繞著實(shí)際上導(dǎo)致量子波函數(shù)崩潰的原因。

大多數(shù)從事量子場理論研究的現(xiàn)代物理學(xué)家不再認(rèn)為這些解釋問題是相關(guān)的。對許多人來說，退相干的原理就是解釋——與環(huán)境的相互作用導(dǎo)致量子崩塌。更重要的是，物理學(xué)家能夠解方程、做實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐物理，而不需要解決基本面上到底發(fā)生了什么的問題。

物理問題3：粒子和力的統(tǒng)一

物理學(xué)有四個(gè)基本力，而粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型僅包含其中三個(gè)（電磁，強(qiáng)核力和弱核力）。引力未包含在標(biāo)準(zhǔn)模型中。試圖創(chuàng)建一種將這四個(gè)力統(tǒng)一為統(tǒng)一場論的理論是理論物理學(xué)的主要目標(biāo)。

由于粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型是量子場論，因此任何統(tǒng)一都必須包括引力作為量子場論，這意味著解決問題3與解決問題1有關(guān)。

另外，粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型顯示了許多不同的粒子——總共18個(gè)基本粒子。許多物理學(xué)家認(rèn)為，自然的基本理論應(yīng)具有統(tǒng)一這些粒子的某種方法，因此可以用更基本的術(shù)語來描述它們。例如，弦理論是這些方法中定義最明確的一種，它預(yù)測所有粒子都是基本的能量線或弦的不同振動(dòng)模式。

物理問題4：宇宙微調(diào)問題

理論物理模型是一個(gè)數(shù)學(xué)框架，為了進(jìn)行預(yù)測，需要設(shè)置某些參數(shù)。在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，參數(shù)由理論預(yù)測的18個(gè)粒子表示，這意味著參數(shù)是通過觀察來測量的。

但是，一些物理學(xué)家認(rèn)為，該理論的基本物理原理應(yīng)獨(dú)立于測量而確定這些參數(shù)。這激發(fā)了過去人們對統(tǒng)一場論的極大熱情，并引發(fā)了愛因斯坦的著名問題：“上帝創(chuàng)造宇宙時(shí)，他有什么選擇嗎？”宇宙的屬性是否會(huì)固有地設(shè)置宇宙的形式，因?yàn)槿绻韱蔚男问讲煌@些屬性就不會(huì)起作用？

對此的答案似乎強(qiáng)烈地傾向于這樣一個(gè)想法，即不僅可以創(chuàng)建一個(gè)宇宙，而且存在各種各樣的基礎(chǔ)理論（或同一理論的不同變體，基于不同的物理參數(shù)，原始的能量狀態(tài)等），而我們的宇宙只是這些可能的宇宙之一。

在這種情況下，問題就變成了為什么我們的宇宙具有如此精細(xì)的屬性以允許存在生命。這個(gè)問題稱為微調(diào)問題，它促使一些物理學(xué)家轉(zhuǎn)向人為原理進(jìn)行解釋，該解釋表明我們的宇宙具有它所具有的性質(zhì)，因?yàn)槿绻哂胁煌男再|(zhì)，我們就不會(huì)在這里問這個(gè)問題。

物理問題5：宇宙學(xué)謎題

宇宙仍然有許多謎團(tuán)，但是大多數(shù)煩惱物理學(xué)家都是暗物質(zhì)和暗能量。這種物質(zhì)和能量是通過其引力影響來檢測的，但無法直接觀察到，因此物理學(xué)家仍在努力弄清楚它們是什么。盡管如此，一些物理學(xué)家已經(jīng)提出了關(guān)于這些引力影響的替代解釋，它們不需要新形式的物質(zhì)和能量，但是這些替代對于大多數(shù)物理學(xué)家來說并不受歡迎。