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我们时常发现自己还有那么多不知道的东西，这也是不争的事实。我们不断增长的知识也让我们对自己的无知有越来越多的认识。如同我下面会讲到的那样，某种意义上，物理学正处在这样的情况之中。我们当前正处于这样一个历史时刻：许多物理学家都认为，即便物理学本身还没有发生危机，那么它也至少在蓄积一股力量，让人有一种箭在弦上之感。几十年前，眼见着“万有理论”呼之欲出，像斯蒂芬·霍金这样杰出的物理学家也不免发问：“理论物理学的终结就在眼前？” [2] 他们说这个领域已经发展到了最后的细枝末节阶段。但是他们错了，当然这也不是他们第一次犯错。19世纪末的物理学家也曾发出类似的感叹，接着就涌现了大量的新发现（电子、放射性、X射线等），这些发现无法用当时已知的物理学知识来解释，由此催生了现代物理学。如今，很多物理学家感到，我们可能处在另一场物理学革命的前夕，这场革命会像一个世纪前相对论和量子力学的诞生带来的那场变革一样重大。我不是说我们马上要发现一些根本性的新现象，像X射线或放射性那样，而是说可能需要另一个爱因斯坦来打破当前的僵局。
大型强子对撞机（LHC）在2012年成功探测到希格斯玻色子，由此证实了希格斯场的存在（我会在后面介绍），但此后还没有新的成果跟进；当时有许多物理学家希望，时至今日，我们应该已经发现了其他新的粒子，这些发现会有助于解开长期存在的谜题。但现实是，关于将星系维系在一起的暗物质，以及将宇宙撕裂的暗能量，我们仍不了解它们的性质；我们也无法解答一些根本性问题，如物质为何多于反物质，宇宙的诸多特性为何会如此精密相谐从而使恒星、行星乃至生命存在，多重宇宙是否存在，在这个可见宇宙的创生大爆炸之前是否还存在其他东西。还有许多我们无法解释的问题。然而，我们又很难不被人类至今取得的成就搞得眼花缭乱：我们已然发现，一些科学理论在超出我们此前设想的更深层次上是相互连接的，而另一些理论则被证明是完全错误的——没有人能否定我们在探索的道路上已经走得相当远。
有些时候，根据新的经验证据，我们会意识到认错了目标。另一些时候，我们仅仅是改进了一个想法，这想法本来也不算错误，只是一个粗略近似，但改进之后，我们就对现实有了更精确的认识。我们可能对基础物理学的某些方面并不完全满意，心里很清楚这些方面还远没有最终定论，尽管如此，我们还是继续倚重这些理论，因为现阶段它们依然有用。牛顿的万有引力定律就是一个很好的例子。它仍然被郑重地称作“定律”，是因为当时的科学家满怀信心地认为这是关于物理的最终定论，以至于把它升格到定律而不只是“理论”，这个名称就沿用了下来。现在我们知道，他们把信心放错了地方。爱因斯坦的广义相对论（注意这里称“理论”）取代了牛顿定律，因为这个理论对引力有了更深刻更准确的解释。然而我们仍然在用牛顿的方程去计算航天任务中的飞行轨道。牛顿力学虽然不像爱因斯坦相对论预测得那样准确，但是前者的预测几乎在所有的日常应用中依然够用。
另一个例子是我们还在研究的粒子物理学标准模型。它由两个独立的数学理论合并而成，分别是“电弱理论”和“量子色动力学”（quantum chromodynamics），两者一起描述了所有已知基本粒子的性质和彼此间的相互作用力。一些物理学家认为，标准模型仅仅是在更精确、更统一的理论发现之前的权宜之计。但就目前的情况来看，关于物质的性质，标准模型能告诉我们需要知道的一切：电子如何以及为何围绕原子核排布，原子如何相互作用形成分子，分子如何结合在一起形成我们周围的万事万物，物质如何与光相互作用（因而几乎所有现象都能获得解释）。仅提其中的一点：量子电动力学（quantum electrodynamics）在最底层奠定了所有的化学反应。
但是标准模型不会是关于物质性质的最终定论，因为它不包括引力，也没有解释暗物质或暗能量，而后两者构成了宇宙的绝大部分内容。解答一些问题自然会引出另一些问题，而物理学家们持续探索着“超出标准模型”的物理学，企图解开这些长期存在而又至关重要的未知问题。