什么是意识？
意识的难题（David Chalmers，1995年）：为什么大脑中的物理过程会产生主观体验？我们可以解释视觉的神经机制，却无法解释为什么看到红色会有某种特定感觉。每一个神经科学解释都留下了现象鸿沟。综合信息理论、全局工作空间理论和泛灵论都是提议的解决方案，但无一被广泛接受。
什么是暗物质？
宇宙质量能量中约27%是暗物质——它通过引力相互作用，但不与电磁力相互作用（因此不发光）。我们通过星系旋转曲线、引力透镜效应和宇宙结构形成得知其存在，但尚未直接探测到它。弱相互作用有质粒子（WIMPs）、轴子和惰性中微子是候选者，但几十年的实验一无所获。
生命是如何开始的？
生命起源（由非生命化学物质演化为生命）是科学界最深奥的问题之一。RNA世界假说提出，自我复制的RNA分子先于DNA和蛋白质存在。热液喷口环境提供了化学能，但从化学演化到第一个复制细胞的完整路径尚未得到实证。
是否存在万物理论？
广义相对论描述引力，量子力学描述其他三种力。它们在普朗克尺度（10⁻³⁵米）上数学不兼容。弦理论和圈量子引力论是统一理论的主要候选者，但两者尚未做出任何得到证实的实验预测。物理学家在没有实验指导的情况下探索量子引力已有80年之久。
常见问题
什么是意识的难题？
意识的难题由哲学家David Chalmers提出，旨在解释为什么大脑中的物理过程会产生主观体验——为什么拥有意识会有某种特定的感觉。解释感知的神经机制（“容易”的问题）并不能说明这些机制为何会产生现象体验。
什么是暗物质？
暗物质是一种假想物质，不与光相互作用但具有引力效应，占宇宙质量能量约27%。证据来源于星系旋转曲线（恒星绕行速度太快，可见物质不足以束缚它们）、引力透镜效应以及宇宙的大尺度结构。其成分仍然未知。
物理学中的万物理论是什么？
万物理论（TOE）是一个假想的统一框架，旨在协调广义相对论（描述大尺度引力）与量子力学（描述小尺度下的其他力）。弦理论和圈量子引力论是主要候选者，但两者均未产生得到证实的实验预测。