意識とは何か？
意識のハード・プロブレム（デヴィッド・チャーマーズ、1995年）：なぜ脳内の物理的処理が主観的な経験を生み出すのか？視覚の脳メカニズムは説明できても、なぜ「赤色を見ること」に特別な感覚（クオリア）が伴うのかは説明できません。あらゆる神経科学的説明も、現象的ギャップを埋められずにいます。統合情報理論、グローバル・ワークスペース理論、パンサイキズムなどが解決策として提案されていますが、どれも決定的な支持を得ていません。
ダークマターとは何か？
宇宙の質量エネルギーの約27％はダークマターです。これは重力的には相互作用しますが、電磁気的には相互作用しない（つまり光を発しない）物質です。銀河の回転曲線、重力レンズ、宇宙の構造形成からその存在は分かっていますが、直接検出されたことはありません。WIMP、アクシオン、ステライルニュートリノなどが候補として挙げられていますが、数十年にわたる実験でも何も発見されていません。
生命はどのように始まったのか？
生命の起源（非生物的な化学物質から生命が誕生すること）であるアビオジェネシスは、科学における最も深い未解決の問いの一つです。RNAワールド仮説では、自己複製するRNA分子がDNAやタンパク質に先行したと提案されています。熱水噴出孔環境は化学エネルギーを供給しますが、化学から最初の複製細胞に至る完全な経路は実証されていません。
万物の理論は存在するのか？
一般相対性理論は重力を記述し、量子力学は他の3つの力を記述します。これらはプランクスケール（10⁻³⁵メートル）において数学的に両立しません。弦理論とループ量子重力理論が統一の有力候補ですが、どちらも確証された検証可能な予測を導き出せていません。物理学者は80年間、実験的な指針なしに量子重力を探求してきました。
よくある質問
意識のハード・プロブレムとは何ですか？
ハード・プロブレムとは、哲学者デヴィッド・チャーマーズが命名したもので、脳内の物理的プロセスがなぜ主観的な経験を生み出すのか（なぜ意識を持つことに特別な感覚があるのか）を説明する問題です。知覚の神経メカニズム（「イージー」な問題）を説明しても、なぜそれらのメカニズムが現象的経験を生み出すのかを説明したことにはなりません。
ダークマターとは何ですか？
ダークマターは、光とは相互作用しないが重力的な影響を持つ仮説上の物質です。宇宙の質量エネルギーの約27％を占めています。銀河の回転曲線（可視物質だけでは星の軌道を維持するには速すぎる）、重力レンズ、宇宙の大規模構造からその存在が示唆されています。その組成は依然として不明です。
物理学における万物の理論とは何ですか？
万物の理論（TOE）とは、一般相対性理論（大規模スケールでの重力を記述）と量子力学（小規模スケールでの他の力を記述）を調和させる、仮説上の統一的な枠組みです。弦理論とループ量子重力理論が有力な候補ですが、どちらも裏付けられた実験的予測を生み出せていません。