上一篇文章给出了7个物理学中的世界级难题；本篇将给出15个未解之谜；并在以后的文章中将探讨这些未解之谜的可能解决方案。
这些问题对物理学来说，具有及其重要的意义。任何一个问题的真正解决，都将影响物理学，影响人类的认知。当然，有些问题的解决一旦获得实验的验证，还有可能冲击诺贝尔物理学奖。
按照万有引力定律，高速旋转星系的中心须有大质量星体或大质量物质，由它们的万有引力提供强大的向心力，否则这样的高速旋转星系就会因为没有足够的向心力而离心远去。观测表明其中心并无可见的星体，有科学家推测这可能是不可见的“暗物质”导致的。
暗物质问题仍然可以归结为引力问题。广义相对论的引力理论能解决这一问题吗？如果广义相对论的引力理论是完善的，它就能够解决该问题；目前仍然没有肯定的结论。
借用百度百科中关于暗物质篇章中的介绍——“诺贝尔物理学奖获得者李政道教授曾多次指出：‘暗物质是笼罩二十世纪末和二十一世纪初现代物理学的最大乌云，它将预示着物理学的又一次革命。’”
观测表明，河外星系发射到地球上的光线普遍出现了红移。其红移量与距离成正比，根据哈勃定律计算得出星系正在远离地球；绝大部分的星系都远离地球，可以认为这种远离现象是宇宙膨胀的表现。后续的观测与计算表明宇宙不仅膨胀而且正在加速膨胀。由此逆推得出，宇宙最初有可能是从由物质与能量密度无穷大的“奇点”发生大爆炸并膨胀而来。如果宇宙继续膨胀下去，其物质与能量密度将变得及其稀薄而终结。这就是由红移理论演绎出来的宇宙奇点、宇宙大爆炸、宇宙膨胀的宇宙观。
宇宙膨胀的原因是什么？其驱动力来至何处？宇宙膨胀理论还面临哲学困难。大爆炸之前，物质与能量是否存在，以什么形式存在，为何以这么高的密度存在？是什么原因导致了大爆炸？如果一直膨胀下去，宇宙将怎样终结？物质与能量转换到哪里去了？物质与能量的守恒规律是否会被破坏？
与宇宙相关的问题还有：宇宙是有限的还是无限的？宇宙有无开端，会不会终结？平行宇宙存在吗？
宇宙膨胀的原因或动力来源是什么呢？这一问题是宇宙膨胀理论最大的困惑。有学者认为，如果空间中存在一种暗能量，它具有负压强，则它就有可能推动宇宙膨胀。可见暗能量是为了解释宇宙膨胀原因而提出的假说。虽然是假说，但根据一些理论计算表明，暗能量占据宇宙68.3%的质能；暂时还不能因其是假说而否定暗能量的存在。暗能量具有什么性质，如何作用于宇宙膨胀？这些问题的渊源与宇宙膨胀问题有关，再早可以追溯至广义相对论；不过暗能量名词的提出却比较晚。
暗物质问题与暗能量问题已经成为二十一世纪最热门的科研课题，也是最为神秘的两个问题。
虽然物质结构的标准模型已经成熟，大多得到了实验的验证；但物质结构的问题还不少。为什么物质比反物质多？夸克为什么会禁闭？自旋量子数的物理意义是什么？微观粒子为什么会自旋？中微子的性质与结构及其原因是什么？为什么电子、质子、中子三者的磁矩并不按照电荷的对称性而对称，是否与对称性破缺有关？电流、电子的结构，摩擦生电的机制如何？基本粒子的性质与孤立子的性质为何这么相似，这说明了什么？宇宙中、自然界中广泛存在螺旋结果的原因什么？所有粒子是否只由一种单一粒子构成，这一猜想可能是物质结构的终极问题。
虽然宇称不守恒已经被实验证明，其理论也被物理学界认可；但对称性破缺的问题仍然未能完全尘埃落定。为什么物质比反物质多？宇宙膨胀理论给出了解释，但还有很多非对称现象未能解决，例如电子、质子、中子三者的磁矩并不按照电荷的对称性而对称。各种对称性破缺的问题是否都是一个原因导致的呢？能否找到一个对称性破缺的原因，对所有对称性破缺都有效呢？这是对称性破缺的核心问题；该问题仍然未得到完全解决。
二十世纪三十年代，英国物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）根据数学运算从理论上预言了磁单极粒子的存在。当然，也有反对的声音，认为磁单极子不存在。如今，探寻磁单极子的科研工作非常热门，但目前仍然没有得到公认的肯定结果。磁单极子在理论上是否存在，能否探寻到磁单极子，这是磁单极子问题的核心。
惯性质量的来源已经由希格斯机制给出，并获得了肯定；而且希格斯粒子也于2013年3月被发现。奇怪的是某些孤立子也具有惯性质量，这又是为何呢？这两种不同的惯性质量是否起源于相同的机制呢？能否得到更为简洁的惯性质量来源的机制呢？惯性质量的来源问题并没有终结，它仍然是一个未解之谜。惯性力真实存在吗，其施力物体是谁？
经典力学研究的的是确定的力学系统，可以在一定精度上预测运动系统的未来。与之不同的是混沌系统，这类系统既具有某种规律性，但又具有某种不确定性，几乎很难预测其运动的未来。其实，混沌系统才是宇宙中的主角，其存在范围非常广泛，除了在物理世界中常见，在生物繁衍中、经济活动中都有所体现。
对混沌的研究已经取得显著的成果，不过仍然还有一些问题等待着人们的研究。例如流体中产生湍流的机制是什么，这一问题已经成为世界级难题。混沌系统与经典力学系统的本质区别如何？混沌系统往往是非线性系统，其偏微分方程很难求解，如何进一步研究混沌系统？
从黑体辐射中，发现其辐射的能量在某条件下是以不连续的量子化能量辐射出来的，由此打开了量子理论的大门。量子的性质与宏观世界的性质出现了较大的差异：宏观世界中能量变化是连续的，量子世界中能量分布、能量辐射是非连续的；早期认为宏观物体没有波动性，量子不仅有粒子性也有波动性；宏观物体的物理量是能在一定误差范围内较为准确测量的，量子的某些性质却测不准，满足测不准原理；狭义相对论否定了超光速运动的存在，量子纠缠态之间“似乎”存在无穷大速度；宏观物体只能存在某个范围之内而不可能存在于该范围之外，量子存在于某指定范围之外的概率并不为零；宏观物体的状态只能是处于多个状态中的一个，量子却可以处于多个状态的叠加态之中；描述波动性的薛定谔方程的物理意义是什么？……
目前，把这些反常性质视为量子的性质存在与量子理论中。也许量子的确拥有这些性质，但是如何理解呢？或者这些性质并非量子的独特性质，而宏观物质也具有类似的性质？有些问题仍然是悬而未决的。
典型的佯谬或悖论有：EPR悖论、祖母悖论、薛猫悖论、奥伯斯佯谬、茶叶佯谬、双生子悖论（时钟佯谬）等等。需要解决这些问题吗？能否得到解决，如何解决；这些佯谬或悖论的解决能否推动物理学的发展？
关于佯谬或悖论的问题还牵涉到更深层、更核心的问题，那就是理论的自洽性问题，不同理论之间的兼容性或相融性问题。现代物理学还没有完全解决理论的自洽性问题、理论之间的相融性问题。
相对论是现代物理学的重要组成部分，但其中的问题仍然不少：狭义相对论的自洽性问题（双生子悖论或时钟佯谬）；狭义相对论与广义相对论的时空观冲突问题（狭义相对论强调时空的可变性，广义相对论强调坐标变化下的不变性，二者的时空观冲突）；狭义相对论中运动速度趋近于光速时，运动质量趋近于无穷大的问题；狭义相对论的光速不变原理与超光速现象、低光速现象矛盾；光是否需要传播介质，以太是否存在，以太与暗物质有何关系？广义相对论与量子理论的相融性问题；广义相对论引力的本质问题，广义相对论预言的引力波的本质问题（电磁波的自旋为1，引力波的自旋为2，二者的性质并不相同，可见引力波并不是电磁波）；如何理解广义相对论中的光线弯曲、空间弯曲；广义相对论的场方程求解困难问题，有无替代理论的问题……
有些问题已经得到了解释，但还有些问题仍然未能解决。
时间究竟是什么？时间存在吗？时间是无限的吗？时空究竟具有绝对性还是具有相对性？时间虫洞存在吗？能否利用时间虫洞回到过去、穿越到未来？时间是单向流动的吗？时间倒流吗？时间反演后的对称性在什么条件下成立，在什么条件下不成立？对于人们最熟悉的时间，存在的问题却不少。
宇宙的空间是平坦的还是弯曲的？空间是三维的还是四维或者十维的？运动究竟是相对的还是绝对的？绝对时空与相对时空矛盾吗？如何理解或解决这一矛盾？
宇宙为什么存在，生命为什么存在，物质与能量为什么不灭，物理学常数为什么是现在测量到的数值，这些问题都是关于客观存在的问题。因为找不到这些问题的答案，常常用他本身就是这样，或者是上帝的安排与设计来回答，或者正是因为人类的存在它们才是现在的状态。这种原因与结果之间的关系被称之为人择原理、人择问题。对人择原理、人择问题的探讨也颇为激烈。
狭义的万物理论指一种描述相互作用的大统一理论；广义的万物理论指TheoryOf Everything，即包罗万象的万物理论。相互作用的大统一理论能得到建立吗？爱因斯坦曾经致力于相互作用的大统一工作，但未有结果。所有物理事物都服从一个规律吗？广义的万物理论存在吗？如果存在，它是什么呢？如果不存在，为什么？
宇宙中的星系为何以涡旋状分布？双星系统的向心力由何而来，是暗物质提供的吗，暗物质是如何提供的向心力？黑洞存在吗？黑洞的引力波是如何俘获光子的（如果引力波与光子等速，引力波就不可能俘获光子）？宇宙中各种结构为何具有自相似性？
当然，还有其他一些未解之谜，这里就不一一罗列了。
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