以相对论和量子力学为基础的现代物理大厦，可以说金碧辉煌。人类“上九天揽月，下五洋捉鳖”，“千里眼”、“顺风耳”这些梦想都已实现。然而，正像19世纪末经典物理时代那样，万里晴空中还有朵朵乌云。这既是挑战，也是发展的机遇。
夸克禁闭问题
从粒子标准模型我们知道。构成物质的基本粒子有电子、中微子等6种轻子，有上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、奇异夸克和粲夸克6种夸克，它们都在科学实验中检测到了，但是，夸克不能单独自由存在，物理学上称之为色禁闭，这是为什么?至今未能在理论上解释清楚这种现象。美国克莱数学研究所将此问题列入了悬赏100万美元的七大数学难题之一。
暗能量、暗物质和反物质问题
爱因斯坦用广义相对论构建宇宙模型时。为了保证是静态，在方程中引入了“宇宙常数”项，后来天文观测证实宇宙是在不断膨胀的，爱因斯坦惊呼这是他“一生中最大的一件错事”。因为宇宙膨胀本是广义相对论方程的自然结论，然而他却人为地引入常数项。铸成大错。有趣的是后来科学家们对超新星红移现象进行分析，尤其是对探测宇宙辐射背景的卫星MAP发回数据的分析，认为宇宙在加速膨胀，宇宙常数应为很小的正数，它代表真空能量，即暗能量项，说明暗能量约占宇宙总能量的72％，我们常见的物质约占5％。剩下约占22％的物质统称为暗物质。科学家认为正是暗能量产生的排斥力克服吸引力，使宇宙加速膨胀。那么。这些暗能量和暗物质究竟是什么?至今仍是个谜。
按宇宙大爆炸理论，在爆炸时正物质和反物质是同时产生的，数量几乎一样多。现在我们见到的都是正物质，只在实验室里和宇宙射线中可以发现某些反物质。那么宇宙初期诞生的反物质到哪里去了?会不会有一个反宇宙?这都是令人暇思万般的趣味问题。暗能量、暗物质和反物质问题的解决对现代物理学的发展必将产生深刻影响。
类星体能量之谜
20世纪60年代以来，天文观测技术不断进步。科学家发现某些天体的光谱显示巨大的红移现象。说明这类天体距离我们最遥远。由于它们类似恒星。所以取名为类星体。计算表明一颗类星体发出的能量相当于千万亿颗太阳发出的能量!类星体发光时间很长，一般超新星仅有一年的寿命，可是我们知道的类星体至今仍然在发光，寿命可能超过太阳。类星体如此巨大的能量从何而来?现有的物理理论很难解释。科学家们百思不得其解。
两个世界级的大实验
现在有两个世界级的大实验引人关注。一个是由诺贝尔奖获得者、美籍华人物理学家丁肇中领导的“AMS”实验。目的是要在太空寻找反物质和暗物质。另一个是启动欧洲大型强子对撞机计划。简称“IMC”。大型强子对撞机是将质子加速对撞的高能物理设备，它是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器，能将两束质子分别加速到7x10的极高能量状态，并使之对撞，相当于宇宙大爆炸后不久的情况。来自约30个国家的600多名科学家参与了这项激动人心的实验。它要寻找粒子物理学理论“标准模型”中未发现的最后一种粒子，即希格斯粒子，从而回答质量产生的根源。研究人员还希望发现超对称粒子。以检验暗物质和反物质理论。从大型强子对撞机模拟宇宙大爆炸后原始状态中。还可以了解夸克等粒子的性质。由此可见。这项实验是何等重要!
实验证明相对论和量子力学都是正确的。能否将它们统一起来?现在有一种弦理论引人瞩目。美国理论物理学家施瓦次和英国物理学家格林建立的现代超弦理论。认为基本粒子是由极短的弦构成的。弦有线度。可以像小提琴弦那样振动，弦振动的每一种频率就表示一种基本粒子。该理论指出，这样一来就可以统一四种基本作用力。填平相对论与量子力学之间的鸿沟。这是多么美妙的理论!不过理论必须有实验证明。才会使人信服，科学家正在为之努力奋斗。
相对论与量子力学。分别引导人们从宇观和微观两个方向探索客观世界。已成为现代科技的基石。从原子能技术、航天技术，信息技术、激光技术、生物技术、纳米技术和超导技术等各方面，都可以发现它们的巨大贡献。不仅如此。在宇宙大爆炸状态探索分析中，它们又密切联系起来。因此，通过天文观察和高能物理实验。可能形成重大的理论突破。这就是当前世界物理学发展动人心弦的壮丽景象!
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