论物理学者尝试将量子力学和广义相对论统一成为量子引力理论。这研究已延续了大半个世纪，但至今仍未得到满意的答案。现今几个比较成功的理论为M理论、超弦理论、圈量子引力论。在天文物理学领域，许多天文和宇宙现象仍旧没有找到合意的解答，如超高能量宇宙射线、重子不对称性、星系自转问题等等。.以下列出一些重要论题：虽然，高能物理、量子物理、天文物理等领域有很大的突破与进展，但对于许多涉及复杂系统、混沌、湍流等等日常发生的现象，科学家仍是一知半解。地震、断裂、生命等等现象只会发生于离平衡很远的状况，其所出现的系统称