在爱因斯坦提出描述引力的广义相对论的几年后，一个叫卡鲁扎的年轻波兰数学家试图通过在已知的四维时空上再增加一个额外的空间维度，统一引力和电磁力。卡鲁扎设想的这个维度非常小，所以我们才无法察觉到它的存在。但真的存在额外维度吗？如果是，空间中又有多少个维度呢？在卡鲁扎发表其经典论文的100年后，我们仍然没有答案。
如今，物理学家想要做的是把引力、电磁力，以及在卡鲁扎时代之后才发现的强力和弱力全部统一起来，为了统一自然界中的这四种基本力，他们发展了像弦论这样野心勃勃的理论。弦论认为或许有超过10个维度存在，只是物理学家至今还没有找到证据来证明或否定这些额外维度的存在。
DNA、蛋白质、糖，这些对生命至关重要的分子，都有着一个显著的特征，那就是它们都具有“旋向性”，也就是手性。虽然这些分子能够自然地以左旋和右旋两种形式出现，但在生物体中，我们只发现了右旋分子。手性在生命起到了至关重要的作用，驱动细胞运作的许多化学反应只对有着正确手性的分子起作用。因此，能够对细胞元素之间的相互作用产生重要影响的手性，被许多科学家认为是生物化学的重要组成部分。
孤独症谱系障碍（ASD），又称自闭症，是一种常见的、高度遗传的异质性神经发育障碍。自闭症之所以被称为一个“谱系障碍”，是因为它包括一系列以不同方式表现出来的不同严重程度的症状。它的表现包括在社交和互动上的障碍、感觉异常、重复行为和不同程度的智力残疾。除了这些核心症状，与之相伴出现的精神或神经障碍在自闭症患者中也很常见，其中多动症和注意力障碍、焦虑、抑郁和癫痫相当普遍。
我们自身的免疫力是我们对抗疾病最重要的武器。免疫系统对于抵御癌症尤其重要，因为癌细胞会不受控制地分裂并在组织中迁移。根据国际癌症研究机构的调查数据，仅在2018年，就有1810万人被诊断出患有某种癌症。通过几十年的实验室研究和临床研究，我们在治疗癌症方面取得了重要进展。癌症是由DNA出现了突变而引起的，而这种突变可能是由内部刺激或环境刺激所触发的。
某些干预措施，如手术、化疗和放疗，在某些情况下可以极大地改善生存率。
超导体是一种能在零电阻下导电的材料，它是医药、能源和交通领域的革命性创新的重要组成部分。为了发展出如量子计算机一类的更强大、更通用的技术，科学家正在努力研发能在室温下运作的超导体，但这一目标一直没有实现。这是一项巨大的挑战，它实现的前提是我们能更好地理解高温超导的机制。高温超导发生在77K（液氮沸点）以上，物理学家已经尝试在实验室中试验不同类型的超导材料来解决这个难题。