当前，物理学的基础理论发展全面遇到了困难，20世纪90年代以后所召开的世界性的物理学学术会议都要谈到物理学的困境，一些有哲学眼光的科学家，开始怀疑整个物理学的基础理论是否存在着严重问题。有人总结说：20世纪初物理学上空的“两朵乌云”，不仅未消，如今反倒平添了许多。

1,相对论的某些问题

随着科学技术的发展，相对论所存在的某些问题逐渐暴露。虽然相对论成功地解释了一些物体高速运动现象，但是它所推出的相对性效应的关系式却是一个发散型函数，在运用到物理实验过程中却总是出问题。例如，在确定高速运动粒子能量时，总会遇到能量发散的困难，以后虽然用重新定义静止质量的办法，通过“重整化”避免了危机，但这种数学形式上的弥补，只是掩盖了表面矛盾，物理实验中的真实矛盾并没有解决。可以说，当前物理学出现的一系列与相对论有关的问题和困难大部分都来源于此关系式。根据有关文献评考，全部观察实验和理论研究中涌现出的基本疑难，大多与相对论有关。

2. 量子引力的发展期望

    现代物理学的两大理论是标准模型和广义相对论．前者利用量子力学来描述亚原子粒子以及它们所服从的作用力，而后者是有关引力的理论．很久以来，物理学家希望合二为一，得到一种“万物至理”--即量子引力论，以便更深入地了解宇宙，包括宇宙是如何随着大爆炸自然地诞生的．实现这种融合的首要候选理论是超弦理论，或者叫M理论--这是其名称的最新“升级版”，M代表“魔法”（ｍａｇｉｃ）、“神秘”（ｍｙｓｔｅｒｙ）或“所有理论之母”（ｍｏｔｈｅｒ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅｏｒｉｅｓ）．

    爱因斯坦有如下表述：上帝在创造宇宙时是否有选择？想象上帝坐在控制台前，准备引发宇宙大爆炸．“我该把光速定在多少”？“我该让这种名叫电子的小点带多少电荷”？“我该把普朗克常数--即决定量子大小的参数--的数值定在多大”？他是不是为了赶时间而胡乱抓来几个数字？抑或这些数值必须如此，因为其中深藏着某种逻辑？

3,有几维空间

对重力真正性质的研究也会带来这样的疑问：空间是否不仅仅限于我们能轻易观察到的四维。

　　这就将我们引向一些线性理论学家对重力的解释，其中就包括其他维的空间。开始的宇宙线性理论模型将重力和其他三种力在复杂的11维宇宙中结合起来。在那个宇宙--也就是我们宇宙中--其中的7维隐藏在超乎想像的微小空间中，以至于我们无法觉察到。弄懂这些多维空间的一个办法是，想像一个蛛网的一根丝。用肉眼来看，这根细丝只是一维的，但在高倍放大镜下，它就分解成了一个有相当宽度、广度和深度的物体。线性理论学家说，我们之所以看不见其他维的空间，只是因为缺少能将它们分解的精密仪器。

    为什么宇宙表现为一个时间维数和三个空间维数？

    这只是因为还没有想到一个可以接受的答案，只是因为除了上下、左右、前后，人们无法想像在更多的方向上运动．这并不意味着宇宙原本就是这样的．实际上，根据超弦理论，肯定还存在着另外六个维数，每一维都呈卷曲状，十分微小，因而无法察觉．如果这一理论是正确的，那么为什么只有这三个维数是伸展开来的，留给我们这个相对幽闭恐怖的空间呢？

4,什么是暗物质与暗能量

宇宙学最近的两个发现证实，普通物质和暗物质还不足以解释宇宙的结构。还有第二种成分，它不是物质而是某种形式的暗能量。

　　这种神秘成分存在的一个证据，来源于对宇宙构造的测量。爱因斯坦认为，所有物质都会改变它周围时空的形状。因此，宇宙的总体形状由其中的总质量和能量决定。最近对大爆炸剩余能量的研究显示，宇宙有着最为简单的形状--是扁平的。这也反过来揭示了宇宙的总质量密度。但天文学家在将所有暗物质和普通物质的可能来源加起来之后发现，宇宙的质量密度仍少了2/3。

 5. 自然界是超对称的吗？如果是，超对称性是如何破灭的？

  许多物理学家认为，把包括引力在内的所有作用力统一成为单一的理论要求证明两种差异极大的粒子实际上存在密切的关系，这种关系就是所谓的超对称现象．第一种粒子是费密子，可以把它们粗略地说成是物质的基本组件，就像质子、电子和中子一样．它们聚集在一起组成物质．另一种粒子是玻色子，它们是传递作用力的粒子，类似于传递光的光子．在超对称的条件下，每一个费密子都有一个与之对应的玻色子，反之亦然．

  物理学家有杜撰古怪名字的冲动，他们把所谓的超级对称粒子称为“ｓｐａｒｔｉｃｌｅ”．但由于在自然界中还没有观察到ｓｐａｒｔｉｃｌｅ，物理学家还需要解释这种对称性“破灭”的原因：随着宇宙冷却并凝结成现在的这种不对称状态，在其诞生之际所存在的数学上的完美被打破了．

    物理学的基础理论，已经渗透到了物理学的各个分支学科中，其影响极深极广，任何一点变动都会“牵一发而动全身”。物理学理论不允许有空白阶段。不过相信在未来,会有更加伟大的理论诞生,建立更为深广的理论体系，到那时，人类社会也将会面临一次更为重大的变革。