划重點
在慶祝SCIENCE創刊125周年之際,該刊雜誌社公布了125個最具挑戰性的科學問題。
簡單歸納統計這125個問題,其中涉及生命科學的問題佔46%,關係宇宙和地球的問題佔16%,與物質科學相關的問題佔14%以上,認知科學問題佔9%。其餘問題分別涉及數學與計算機科學、政治與經濟、能源、環境和人口等。在今後1/4個世紀的時間裡,人們將致力於研究解決這些問題。其中,前25個被認為是最重要的問題。
1.宇宙由什麼構成?
2、意識的生物學基礎是什麼?
3、為什麼人類基因會如此之少?
4、遺傳變異與人類健康的相關程度如何?
5、物理定律能否統一?
6、人類壽命到底可以延長多久?
7、是什麼控制著器官再生?
8、皮膚細胞如何成為神經細胞?
9、單個體細胞怎樣成為整株植物?
10、地球內部如何運行?
11、地球人類在宇宙中是否獨一無二?
12、地球生命在何處產生、如何產生?
13、什麼決定了物種的多樣性?
14、什麼基因的改變造就了獨特的人類?
15、記憶如何存儲和恢復?
16、人類合作行為如何發展?
17、怎樣從海量生物數據中產生大的可視圖片?
18、化學自組織的發展程度如何?
19、什麼是傳統計算的極限?
20、我們能否有選擇地切斷某些免疫反應?
21、量子不確定性和非局部性背後是否有更深刻的原理?
22、能否研製出有效的HIV疫苗?
23、溫室效應會使地球溫度達到多高?
24、什麼時間用什麼能源可以替代石油?
25、地球到底能負擔多少人口?
26、宇宙是否唯一?
27、是什麼驅動宇宙膨脹?
28、第一顆恆星與星系何時產生、怎樣產生?
29、超高能宇宙射線來自何處?
30、是什麼給類星體提供動力?
31、黑洞的本質是什麼?
32、正物質為何多於反物質?
33、質子會衰減嗎?
34、重力的本質是什麼?
35、時間為何不同於其他維度?
36、是否存在比夸克更小的基本粒子?
37、中微子是其自己的反粒子嗎?
38、是否有解釋所有相關電子系統的統一理論?
39、人類能夠製造最強的激光嗎?
40、能否製造完美的光學透鏡?
41、是否可能製造出室溫下的磁性半導體?
42、什麼是高溫超導性之後的成對機制?
43、能否發展關於湍流動力學和顆粒材料運動學的綜合理論?
44、是否存在穩定的高原子量元素?
45、固體中是否有超流動性?如果有,如何解釋?
46、水的結構如何?
47、玻璃態物質的本質是什麼?
48、是否存在合理化學合成的極限?
49、光電電池的最終效率如何?
50、核聚變將最終成為未來的能源嗎?
51、驅動太陽磁周期的原因是什麼?
52、行星怎樣形成?
53、是什麼引發了冰期?
54、使地球磁場逆轉的原因是什麼?
55、是否存在有助於預報的地震先兆?
56、太陽系的其他星球上現在和過去是否存在生命?
57、自然界中手性原則的起源是什麼?
58、能否預測蛋白質摺疊?
59、人體中的蛋白質有多少存在方式?
60、蛋白質如何發現其作用對象?
61、細胞死亡有多少種形式?
62、是什麼保持了細胞內的通行順暢?
63、為什麼細胞的成分可以獨立於DNA而自行複製?
64、基因組中功能不同於RNA的角色是什麼?
65、基因組中端粒和絲粒的作用是什麼?
66、為什麼一些基因組很大,另一些又相當緊湊?
67、基因組中的「垃圾」(「junk」)有何作用?
68、新技術能使DNA測序的成本降低多少?
69、器官和整個有機體如何了解停止生長的時間?
70、除了繼承突變,基因組如何改變?
71、在胚胎期,不對稱現象是如何確定的?
72、翼、鰭和面孔如何發育進化?
73、是什麼引發了青春期?
74、幹細胞是否位於所有腫瘤的中心?
75、腫瘤更容易通過免疫進行控制嗎?
76、腫瘤的控制比治癒是否更容易?
77、炎症是所有慢性疾病的主要原因嗎?
78、瘋牛病會怎樣發展?
79、脊椎動物在多大程度上依賴先天免疫系統來抵抗傳染病?
80、對抗原而言,免疫記憶需要延長暴露嗎?
81、為什麼孕婦的免疫系統不拒絕其胎兒?
82、什麼與有機體的生物鐘同步?
83、遷徙生物怎樣發現其遷移路線?
84、為什麼要睡眠?
85、人類為什麼會做夢?
86、語言學習為什麼存在臨界期?
87、信息素影響人類行為嗎?
88、一般麻醉劑如何發揮作用?
89、導致精神分裂症的原因是什麼?
90、引發孤獨症的原因是什麼?
91、阿茲海默症患者的生命能夠延續多久?
92、致癮的生物學基礎是什麼?
93、大腦如何建立道德觀念?
94、通過計算機進行學習的極限是什麼?
95、有多少個性源於遺傳?
96、性別傾向的生物學根源是什麼?
97、生命樹是生命之間系統關係最好的表達方式嗎?
98、地球上有多少物種?
99、什麼是物種?
100、橫向轉移為什麼會發生在眾多的物種中以及如何發生?
101、誰是世界的共同祖先?
102、植物的花朵如何進化?
103、植物怎樣製造細胞壁?
104、如何控制植物生長?
105、為什麼所有的植物不能免疫一切疾病?
106、外界壓力環境下,植物的變異基礎是什麼?
107、是什麼引起物質消失?
108、能否避免物種消亡?
109、一些恐龍為什麼如此龐大?
110、生態系統對全球變暖的反應如何?
111、至今共有多少人種,他們之間有何關聯?
112、是什麼提升了現代人類的行為?
113、什麼是人類文化的根源?
114、語言和音樂演化的根源是什麼?
115、什麼是人種,人種如何進化?
116、為什麼一些國家向前發展,而有些國家的發展停滯?
117、政府高額赤字對國家利益和經濟增長速度有什麼影響?
118、政治與經濟自由密切相關嗎?
119、為什麼改變撒哈拉地區貧困狀態的努力幾乎全部失敗?
120、有沒有簡單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解?
121、霍奇閉鏈是代數閉鏈的和嗎?
122、數學家將會最終給出Navier-Stokes方程的解嗎?
123、龐加萊實驗能否確定4維空間的球?
124、黎曼zeta函數的零解都有a+bi形式嗎?
125、對粒子物理標準模型研究是否會停止在量子Yahg-Mills理論上?
(註:最後6個數學問題選自Clay數學研究所提出的新千年問題)
本文轉載自微信公眾號「慧天地(ID:geomaticser)」,原標題《Science創刊125周年!發布全世界最前沿的125個科學問題》
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