科學黑洞
舉兩個例子
大一統理論
可以說這是物理學家的終極夢想了，將所有現象都歸於一個理論框架內。但這條路很曲折，愛因斯坦花了後半生的時間都在研究這個（也不怪沒能完成，因為他只考慮引力和電磁力，而核力卻沒登場）
後來出現了弦論，這個理論被寄予厚望，它能將基本粒子和四大基本作用力結合在一起，解決相對論和量子理論的衝突，但遺憾的是，至今沒有實驗能去證明其正確性。
暗能量、暗物質
宇宙為什麼會膨脹？靠什麼膨脹？那些看不見的物質，卻實實在在的產生引力作用。
這就是一直困擾科學家的暗能量和暗物質難題。別看我們能夠給它們起這麼酷炫的名字，但實際上，我們目前的水平也就只能給它們先起個名字了。其詳細原理，我們一概不知。
期待您的點評和關注哦！
賽先生科普
物理學發展到現在，不論是從宏觀到微觀、還是從低速到高速，人們都建立了較為完備的物理學理論。例如宏觀的經典力學、微觀的量子力學以及基於高速運動狀態下的相對論，是都現代物理學大廈的基石。雖然物理學在近現代取得了長足的進步和巨大的成就，但是物理學在多個前沿領域，仍然有許多問題未獲得突破。
一、理論物理學方面
在宏觀的物理學框架方面，仍有很多問題需要解決，這裡直說最根本性的理論問題：
1.統一場論
四大基本力的統一場論，從愛因斯坦開始，就成為了物理學界一直想要實現的理論。可惜愛因斯坦窮盡後半生，都未有取得成功，後代科學家雖然藉助新的實驗結果，在電弱統一理論上取得了巨大成功，但是引力和其它力的統一、卻始終是困難重重。
2.弦理論
弦理論其實和統一場論關係密切，它打破了經典物理學的粒子觀念，是一種徹底的顛覆性理論。如果弦理論正確，則不論是對解決四大基本力的統一問題、還是多維時空存在問題、以及解決相對論和量子理論的兼容性問題，幫助都十分巨大，這個理論有望成為描述整個宇宙的“萬物理論”。可惜的是，現在都處於假設階段，無法實驗驗證其真假。
3.暗物質
雖然理論推算出暗物質佔整個宇宙總物質的85%，但是到現在都沒有找到明確的證據證明它們存在。所以，尋找暗物質，未來仍是科學家們努力的主要方向之一。
二、應用物理學
這方面的前沿研究就比較多了，相對也好現實和取得突破：
1.量子通信
量子通信可以說是現在物理學研究中的熱點問題。之前的潘建偉院士主導的墨子號衛星，成功的驗證了量子糾纏作為傳輸密鑰的可能性。但是距離實現最安全的量子通信，還有很多路要走。
2.可控核反應
相信看過鋼鐵俠的人們都覺得tony那個小小的能源反應裝置，簡直炫酷翻天。現實中雖不可能實現如此小的核反應裝置，但是可控核反應，確實科學家們一直努力的方向。
3.常溫超導材料
因為零電阻，所以這種材料傳輸電荷幾乎不會發熱和耗能。所以，常溫下的超導材料研究，也是如今物理學界的前沿領域之一。
4.無線充電技術
不用多做介紹，相信大家都很期待這項技術帶給我們的便利。
5.太陽能電池
說句實話，雖然這項技術已經取得了一定很大成功，但是現在的太陽能電池板光電轉換效率仍然有待提高。
還有很多前沿的應用物理學領域研究，這裡就不一一介紹了。
科學探秘頻道
統一場論
20世紀物理界的兩大理論支柱量子力學和相對論(這裡主要指廣義相對論）是存在爭論點的，廣義相對論從本質上對萬有引力進行解釋，而量子力學應用量子交換產生力的方法解決了除引力外的其他三大基本作用力，卻對引力無能為力。是否會存在統一場論來解決這些問題?作為小白，只能期待、、、、、、、、
暗能量
宇宙加速膨脹的“罪魁禍首”，可能我們的子孫後代再也看不到滿天繁星（因為都加速逃跑了）。著名的物理學家諾貝爾物理學獎得主李政道曾說過：暗能量可能是二十一世物理學面臨的最大挑戰了。那麼暗能量到底是什麼？有著怎樣的作用機制？期待、、、
可控核聚變
能源問題是人類早晚要面對的難題，如果有一天我們實現了對於核聚變的可控，人類將跨越一座大山。期待、、、、、、、、
接下來想放肆一下。
黑洞裡邊到底是什麼
看過諾蘭大神的《星際穿越》，也看過黑洞的相關書籍。作為愛因斯坦廣義相對論的重要推論，黑洞一直是神秘的象徵，這種特殊的天體內部到底是什麼樣的情況，很期待、、、、、
（所有圖片來源網絡，侵刪）
科學黑洞
我認為物理學的前沿問題應該是微觀世界的探索和進一步的突破吧。據我個人所知的是目前己掌握了納米技術，再進一步講，能操控一個分子嗎？一個原子嗎？甚至一個電子嗎？不是說美國己造出了量子計算機嗎？我不知量子為何物？只想問一句，如果連一個電子都不能操控，如何操控量子？如我問得不對，歡迎業界精英批評指正。
反過來，我到覺得物理學有許多基礎問題還值得思考，比如地球公轉自轉問題？黃赤交角問題？地磁問題？經過多年的思考，我認為地球的公轉、自轉並非慣性運動，而是一種甩轉運動；黃赤交角形成的根本原因是地球重心偏北；地磁是由於海陸分佈不均引起的。為此，我提出了三個原創新觀點：＜甩轉假說＞，＜黃赤交角假說＞和＜地磁假說＞。有志者可參閱。
英雄不問出處，任何人只要有質疑，只要有依據，歡迎公開辯論，那種動不動就以有沒有發表在學術期刊上為判斷真理的唯一標準、沒有確切依據、罵大街式的質疑恕不奉陪！
青山綠水250400698
目前物理學最前沿的問題是
一，疑聚態物理學與介觀物理學
二，原子、分子物理學與光學
三，原子核物理學
四，基本粒子物理學與量子場論
五，廣義相對論、天體物理學與宇宙學等。
現推薦下列此書給題主，希望我的回答能幫到您。
紅色高地
下面是我的研究心得與直覺預感：西方物理正陷入不能自拔的唯心主義泥潭，包括唯心主義相對論與唯心主義量子論。中國有機會在本世紀成為物理強國，也是歷史賦予國人的重大契機。以下給出機遇性的突破性的前沿課題。
量子論領域創建·真空場物理學
卡西米爾效應赫然證實，量子場論已經幡然醒悟：真空介質既不是被邁克爾遜莫雷實驗否定的真空以太，也不是愛因斯坦認為的純幾何空間，真空場有零點能，把真空量子化為虛粒子(virtual particle)，這就意味著，虛粒子是承載電磁輻射能量的載體，“光無傳播介質”的命題不成立。
量子場論是沒有前途的，因為祂的根基之一的“不確定原理”是偽命題。測不準公式ΔxΔp≥h/4π本來是對測量儀發射電磁波破壞粒子運動狀態導致Δx與Δp兩個誤差的一個經驗公式，但是海森堡唯心地把該公式誇大為“經典規律與因果律不適合微觀粒子”。
進而推出，所有費米子與玻色子都是沒有體積的質點或奇點，它們不可能自轉，但可以正反轉，有同時處在任意不同處的分身術。不確定原理是經不起推敲的，祂的衍生品沒有一個有實用價值。
我們的機遇在於：繼承與發展經典的動力學、熱力學、電動力學與粒子物理學。增建例如：①基本粒子，例如電子、質子、中微子、光子、介子、引力子，都是有質量、有能量、有體積、有半徑、有自轉的。儘管它們有橢球或扁球或光盤等造型，但皆可簡化處理為以光速自旋的球形量子。②光子是承載了外加角動量的真空場虛粒子。③費米子是不同高密度的真空場量子漩渦體。④玻色子是不同低密度的真空場量子漩渦體。
破除相對論的獨立能量的偽命題
質能方程E=mc²之“質量與能量可相互轉化”是一個純數學反物理的偽命題。能量與質量是不可能遊離於載體的物質屬性。
以正負電子湮滅為例：±e+Q吸→±γ+Q放(1.1MeV)。在提供足夠能量Q吸，正負電子之間碰撞，就產生極端的康普頓效應，高密度電子降維，變成低密度光子，同時承載輻射能Q放。這裡的光子是有質量的物質，而不是純能量。湮滅反應前後，依然分別遵守質量守恆與能量守恆。以下是機遇：
電子康普頓效應產生了超短的臨界光子波長：λ*=2.42e-12m，產生了超高的臨界光子頻率：f*=1.24e26Hz，揭示了普朗克常數，即臨界光子角動量：h=L*=mcλ*=6.63e-34Js。
由此計算臨界光子的半徑：r*=λ*/2π，臨界光子的體積：V=4.18r*³。臨界光子的質量或能量=電子質量或能量，即：m*=m，Ep*=Ep=mc² 注意，是自旋勢能，與質能方程無關。顯然，光子的能密遠低於電子能密，但光子體積遠大於電子體積。
以“頻移本質是熱力學機制”為突破點
作為天文物理學的分支，宇宙物理學是數學唯心主義的重災區。只要拿出幾個閉門造車的數學模型，就可以指點江山設計宇宙，依據的就是不靠譜的廣義相對論與不確定原理。
廣義相對論的致命瑕疵是：否定宇宙真空場。用純幾何空間，替代實實在在的真空場。其本質是用“幾何曲率”來“去引力”。不確定原理的本質是用“分身術”來“去時間”。
廣義相對論的衍生品有“宇宙爆脹論”，不確定原理的衍生品有“平行宇宙論”，這兩個玩意，被炒的雲裡霧裡，不可開交。
頻移包括紅移與藍移，都源於熱力學機制。多普勒或宇宙學的頻移，看起來是因為退行速度v的增減，即：v=Hd，實質上是波頻f的衰減效應，波程與波頻或溫度成反比，即：d=k1/f，v=k2f，d=k3/T。
地球大氣層與地球輻射帶的紅移是不可忽視的，例如燈塔照不了多遠就會很暗淡。
電磁波在宇宙真空場有兩種頻移。一種是固有紅移，即光總是要衰減的，不可能藍移。太陽發射的伽瑪線到達地球大氣層就衰減為少量紫外線與大量可見光。造父變星輻射的超高頻伽瑪線到達地球也會變得很暗淡。
另一種是熱力學頻移。有的恆星在成長，例如脈衝星或造父變星等中子星，其內部的熱核反應逐漸強化，溫度逐漸升高，因此哈勃望遠鏡會接受到藍移。有的恆星在衰退，正在朝著紅巨星發展，其內部的熱核反應逐漸弱化，溫度逐漸降低，因此哈勃望遠鏡會接受到紅移。
我認為，研究熱力學頻移，才是宇宙物理學的正確方向之一，這方面有大量工作可做。奉勸中國學者要獨立思考，不要做洋人的跟屁蟲。
關於學說期刊的影響力問題
學術期刊未必就是公正的，打壓不同的學說探討也是司空見慣的，這裡也有利益鏈作怪。
發表也需要機會。十年前我投稿就發現，美國的Science每月有7000篇論文投稿，中刊率很低。
中國要想成為物理強國，就必須自己的雙語發表的中國特色的《科學》，只要異軍突起，質量過硬，就自然有了中國的權威。這涉及一系列的考證、策劃、構建、培植等工作，本身也是一個前沿課題。
物理新視野
答：理論物理學中，最前沿的問題，當屬相對論和量子力學的統一問題！
這個被稱作統一場論的理論，已經有無數科學家探究過。
在上世紀，愛因斯坦創立統一場論，在完成了他的廣義相對論工作後，就把大部分精力投入到了統一場論中，後半生都耗在了這上面！
統一場論，某種程度上也可以稱之為終極理論；就在幾個月前去世的霍金，也曾研究過終極理論，不過後來在一次公開演講中表示，他已經放棄了終極理論的尋找，並表示有可能人類永遠無法得到這個終極理論！
雖然困難重重，但是科學家還是取得了一些成就，比如最有潛力成為終極理論的——超弦理論！
在上世紀經過一次統一後，目前超弦理論非常具有活力，許多優秀的物理學家都在進行研究，比如那個著名的美籍日裔科學家——加來道雄，就是一位弦理論家！
之所以要統一量子力學和相對論，是因為量子力學在微觀上的成功，和相對論在宏觀上的成功，本質上是不相容的，科學家不相信大自然會使用兩套理論來描述世界，所以統一是必然之路。
除此之外，物理學前沿問題還有很多，比如：
（1）超導理論
目前，超導現象的理論基礎還存在問題，BCS理論只能解釋第一類超導現象，無法解釋高溫超導現象，這一缺陷極大限制了人類對超導體的研究工作。
（2）宇宙學問題
目前，宇宙學中還存在很多未解之謎，比如暗能量、暗物質、中微子等等，都急切需要一套完整的理論來解釋本質。
（3）核物理
目前，可控核聚變是人類最希望獲得的能源方式，各國都投入巨資對此進行研究，可以確定地說，哪個國家首先掌握了可控核聚變，未來就屬於誰的！
但是可控核聚變的進展真的很緩慢，從上世紀以來，已經超過了半個世紀的研究，也沒有任何突破性的進展！
（4）量子技術
論實用性，量子技術是目前最火的前沿技術，量子通訊、量子計算機，每一個都牽扯著一個國家的未來；預計未來二十年內，人類在量子技術方面，會有突破性進展！
等等等等
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艾伯史密斯
目前物理學最前沿的問題是:人類從自身出發認識理解世間萬物的和諧自洽演化性，從理論上理解萬物的不相同不重複性，從根本上認識理解物質的存在性因運動而存在，因平衡而運動，和諧自洽皆因動態平衡。物質的質與物質的量都是不同規模的空間運動幾何造型，沒有不變的質也沒有不變的量，也沒有最小的型也沒有最大的態，無論大小都是運動規模一態。
在動態平衡框架下完善人類對自然的理性理解，解除古往今來的古老神密與現代科學無解神秘，萬物從何而來，怎樣來又怎樣去，萬物之間的作用機制與歸宿。一切存在為宇宙，一切存在無始終，一切存在因運動:，規模有界運動無界，打破界線為生，達到平衡為滅。有型皆有宿命，無型萬古長存。
世間有型萬物皆遵守二進制耦合創生規律，都遵守規模態相互動態平衡規則，一切力皆因動態平衡區域調配形為，一切力都存在區域平衡位，處於平衡位的物態體存在相對零作用力。
建立萬物演化動態平衡理論體系，修正現代不適不建全的個體理論，共同努力完善人類對自然的認識，創立巜宇宙動態學》。
宇宙譜
來聊一個薛定諤貓的最前沿，據Nature9月18日消息，蘇黎世瑞士聯邦理工學院（ETH）的Daniela Frauchiger和Renato Renner於9月18日在《自然通訊》雜誌上改進了他們於2016年4月發表的“新版薛定諤的貓思想實驗”的內容，指出了標準量子理論的問題所在。 新版薛定諤的貓思想實驗的內容如下： 實驗有兩名觀察者，這兩名觀察者要求兩名物理學家（愛麗絲和鮑勃）分別待在房子A和房子B裡（進入盒子），並要求愛麗絲在進入房子A後擲一枚硬幣，然後用她的專業量子物理知識準備一條量子信息發給鮑勃。鮑勃便可用他的專業量子物理知識收到信息，解讀愛麗絲擲硬幣的結果（正或反）。而當兩名觀察者將愛麗絲和鮑勃叫出來時（對盒子內的情況進行觀測），鮑勃可以與愛麗絲核對擲硬幣的結果。 在某些情況下，標準量子理論允許鮑勃解讀出的結果與愛麗絲的結果不一致，但標準量子理論同時又要求鮑勃必須解讀出正確的答案，這就產生了悖論。 目前，物理學家們還未能對此找出合理的解釋，加拿大滑鐵盧理論物理研究所的物理學家Robert Spekkens說：“問題可能出在鮑勃對量子信息的解讀過程中，他或許並未正確地解讀信息，但對於這個問題我目前還沒有確定的答案。”
AidenChao在知春路
目前物理學最前沿的是電磁場理論完善，例如電磁彈射器，電磁炮，電磁軌道炮等這些基礎上研究質量加速器能夠重複使用發射各種衛星，航天器等方便，安全，節能，環保等;另一方面核聚變理論完善，例如小型化，核電池，高效防止核輻射材料，核電站使用高效製冷劑等，研究出用無汙染，無輻射核能源替代資源。例如氚，氦一3等;徹底解決能源危機。激光武器研究，例知小型化，大功率等建立激光防禦系統基地能夠摧毀各種太空衛星和天空各種導彈甚至洲際導彈等;包括建立軌道站航天器安裝大功率小型化激光武器和小型化軌道炮空天防禦系統。
