El sexto problema de Hilbert (uno de los conocidos como veintitrés Problemas de Hilbert, publicados en 1900 por el matemático alemán David Hilbert), plantea la posibilidad de axiomatizar aquellas ramas de la física en las que prevalecen las matemáticas. En su traducción común al español, la declaración explícita dice:
Hilbert dio una explicación más detallada de este problema y sus posibles formas específicas:
El mismo David Hilbert dedicó gran parte de su investigación al sexto problema; en particular, trabajó en los campos de la física que surgieron después de plantear el problema.
En la década de 1910, la mecánica celeste se convirtió en la relatividad general. Hilbert y Emmy Noether mantuvieron una gran correspondencia con Albert Einstein en la formulación de la teoría.
En la década de 1920, la mecánica de los sistemas microscópicos evolucionó hacia la mecánica cuántica. Hilbert, con la ayuda de John von Neumann, L. Nordheim y E. P. Wigner, trabajó en la base axiomática de la mecánica cuántica (véase espacio de Hilbert). Al mismo tiempo, pero de forma independiente, Dirac formuló la mecánica cuántica de una manera cercana a un sistema axiomático, como lo hizo Hermann Weyl con la ayuda de Erwin Schrödinger.
En la década de 1930, la teoría de la probabilidad fue puesto sobre una base axiomática por Andréi Kolmogórov, usando la teoría de la medida.
Desde la década de 1960, siguiendo el trabajo de Arthur Wightman y Rudolf Haag, la teoría cuántica de campos moderna también puede considerarse cercana a una descripción axiomática.
En las décadas de 1990 y 2000, el problema de "los procesos limitantes, simplemente indicados, que conducen desde la visión atomista a las leyes del movimiento de los continuos" fue abordado por muchos grupos de matemáticos. Los principales resultados recientes se resumen en el trabajo de Laure Saint-Raymond, Marshall Slemrod, Alexander N. Gorban e Ilya Karlin.
El sexto problema de Hilbert fue una propuesta para expandir el método axiomático fuera de las disciplinas matemáticas existentes, a la física e incluso más allá. Esta expansión requiere el desarrollo de la semántica de la física con un análisis formal de la noción de realidad física. Dos teorías fundamentales capturan la mayoría de los fenómenos fundamentales de la física:
Hilbert consideró la relatividad general como una parte esencial de la base de la física. Sin embargo, la teoría cuántica de campos no es lógicamente consistente con la relatividad general, lo que indica la necesidad de una teoría aún desconocida de gravedad cuántica. Por tanto, el sexto problema de Hilbert permanece abierto.
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