:
1. Объединение общей теории относительности и квантовой теории в одну теорию, которая может претендовать на роль полной теории природы.
2. Решение проблемы обоснования квантовой механики или путем перестройки имеющейся теории (с тем, чтобы избавится от влияния наблюдателя на наблюдаемые явления), или путем создания новой теории.
3. Определение того, могут или нет различные частицы и силы быть объединены в теорию, которая объясняет их все как проявление единственной фундаментальной сущности.
4. Объяснение того, как в природе выбираются величины свободных констант в стандартной модели физики частиц5.
5. Объяснение темной материи и темной энергии. Или, если они не существуют, определение того, как и почему гравитация модифицируется на больших масштабах. В общем виде – объяснение того, почему константы стандартной модели космологии, включая темную энергию, имеют те величины, которые имеют.
Все эти пять проблем современной физики имеют глубокие философские (теоретико-познавательные и онтологические, если не сказать более смело – метафизические) корни. Так, физикитеоретики стремятся к тому, чтобы физические теории были адекватны природе самой по себе, но относительно квантовой теории имеет место спор о полноте этой теории. С одной стороны, квантовая теория предполагает ключевую роль наблюдателя, с другой – противники человеческого влияния на объекты науки склонны считать квантовую теорию неполным описанием физических явлений микромира. Указанную проблему можно разрешить несколькими способами: попытаться сформулировать новую теорию взамен квантовой; обнаружить интерпретацию квантовой теории, которая бы удовлетворяла всех и в которой бы наблюдение и измерение не играли такой существенной роли; исправить недостатки языка квантовой теории, что предполагает осмысленное разделение природы на мир наблюдателя и систему природы саму по себе. В 1970-х гг. была создана стандартная теория (у ее истоков стояли Ш. Л. Глэшоу, С. Вайнберг, А. Салам, получившие в 1979 г. Нобелевскую премию «за вклад в объединенную теорию слабых и электромагнитных взаимодействий между элементарными частицами, в том числе предсказание слабых нейтральных токов»), которая до настоящего времени принимается в качестве объяснения микрочастиц и взаимодействий. К сожалению, она слишком громоздка, имеет проблемы с объяснением гравитации, а также слишком длинный список констант относительно статуса, которых нет единого мнения.
Одной из наиболее перспективных альтернатив стандартной теории является теория струн. В рамках теории струн за последние 20 лет были сделаны весьма большие успехи. Тем не менее, к сожалению, в настоящее время мы имеем не одну теорию струн, не две-три, а несколько десятков или даже сотен различных теорий. Какая из них способна стать парадигмой физики, единой теорией природы? Возможно, ответ на этот вопрос будет получен в ходе обобщения экспериментальных данных, получаемых в настоящее время на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН.