艾德思：Science公布全世界最前沿的125个科学问题

<科学>(Science)是美国科学促进会出版的一份学术期刊,为全世界最权威的学术期刊之一.Science在创刊吧25周年之际,公布了125个 最具挑战性的科学问题 .

 

简单归纳统计这125个问题,其中涉及生命科学的问题占46%,关系宇宙和地球的问题占16%,与物质科学相关的问题占14%以上,认知科学问题占9%.其余问题分别涉及数学与计算机科学/政治与经济/能源/环境和人口等.

 

在今后1／4个世纪的时间里,人们将致力于研究解决这些问题.其中, 前25个被认为是最重要的问题.

 

 

125个最具挑战性的科学问题

 

1/宇宙由什么构成?

 

 

2/意识的生物学基础是什么?

 

 

3/为什么人类基因会如此之少?

 

 

4/遗传变异与人类健康的相关程度怎样?

 

 

5/物理定律是否统一?

 

 

6/人类寿命到底可以延长多久?

 

 

7/是什么控制着器官再生?

 

 

8/皮肤细胞怎样成为神经细胞?

 

 

9/单个体细胞怎样成为整株植物?

 

 

10/地球内部怎样运行?

 

 

11/地球人类在宇宙中是否独一无二?

 

 

12/地球生命在何处产生/怎样产生?

 

 

13/什么决定了物种的多样性?

 

 

14/什么基因的改变造就了独特的人类?

 

 

15/记忆怎样存储和恢复?

 

 

16/人类合作行为怎样发展?

 

 

 

17/怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?

 

 

18/化学自组织的发展程度怎样?

 

 

19/什么是传统计算的极限?

 

 

20/我们是否有选择地切断某些免疫反应?

 

 

21/量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?

 

 

22/是否研制出有效的HIV疫苗?

 

 

23/温室效应会使地球温度达到多高?

 

 

24/什么时间用什么能源可以替代石油?

 

 

25/地球到底能负担多少人口?

 

 

26/宇宙是否唯一?

 

 

27/是什么驱动宇宙膨胀?

 

 

28/第一颗恒星与星系何时产生/怎样产生?

 

 

29/超高能宇宙射线来自何处?

 

 

30/是什么给类星体提供动力?

 

 

31/黑洞的本质是什么?

 

 

32/正物质为什么多于反物质?

 

 

33/质子会衰变吗?

 

 

34/重力的本质是什么?

 

 

35/时间为什么不同于其他维度?

 

 

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吗?

 

 

38/是否有解释所有相关电子系统的统一理论?

 

 

39/人类能够制造最强的激光吗?

 

 

40/是否制造完美的光学透镜?

 

 

41/是否可能制造出室温下的磁性半导体?

 

 

42/什么是高温超导性之后的成对机制?

 

 

43/是否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?

 

 

44/是否存在稳定的高原子量元素?

 

 

45/固体中是否有超流动性?如果有,怎样解释?

 

 

46/水的结构怎样?

 

 

47/玻璃态物质的本质是什么?

 

 

48/是否存在合理化学合成的极限?

 

 

49/光电电池的最终效率怎样?

 

 

50/核聚变将最终成为未来的能源吗?

 

 

51/驱动太阳磁周期的原因是什么?

 

 

52/行星怎样形成?

 

 

53/是什么引发了冰期?

 

 

54/使地球磁场逆转的原因是什么?

 

 

55/是否存在有助于预报的地震先兆?

 

 

56/太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?

 

 

57/自然界中手性原则的起源是什么?

 

 

58/是否预测蛋白质折叠?

 

 

59/人体中的蛋白质有多少存在方法?

 

 

60/蛋白质怎样发现其作用对象?

 

 

61/细胞死亡有多少种形式?

 

 

62/是什么保持了细胞内的通行顺畅?

 

 

63/为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?

 

 

64/基因组中功能不同于RNA的角色是什么?

 

 

65/基因组中端粒和丝粒的作用是什么?

 

 

66/为什么一些基因组很大,另一些又相当紧凑?

 

 

67/基因组中的"垃圾'("junk')有何作用?

 

 

68/新技术能使DNA测序的成本降低多少?

 

 

69/器官和整个有机体怎样了解停止生长的时间?

 

 

70/除了继承突变,基因组怎样改变?

 

 

71/在胚胎期,不对称现象是怎样确定的?

 

 

72/翼/鳍和面孔怎样发育进化?

 

 

73/是什么引发了青春期?

 

 

74/干细胞是否位于所有肿瘤的中心?

 

 

75/肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?

 

 

76/肿瘤的控制比治愈是否更容易?

 

 

77/炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?

 

 

78/疯牛病会怎样发展?

 

 

79/脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?

 

 

80/对抗原而言,免疫记忆需要延长暴露吗?

 

 

81/为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?

 

 

82/什么与有机体的生物钟同步?

 

 

83/迁徙生物怎样发现其迁移路线?

 

 

84/为什么要睡眠?

 

 

85/人类为什么会做梦?

 

 

86/语言学习为什么存在临界期?

 

 

87/信息素影响人类行为吗?

 

 

88/一般麻醉剂怎样发挥作用?

 

 

89/导致精神分裂症的原因是什么?

 

 

90/引发孤独症的原因是什么?

 

 

91/阿兹海默症患者的生命能够延续多久?

 

 

92/致瘾的生物学基础是什么?

 

 

93/大脑怎样建立道德观念?

 

 

94/通过计算机进行学习的极限是什么?

 

 

95/有多少个性源于遗传?

 

 

96/性别倾向的生物学根源是什么?

 

 

97/生命树是生命之间系统关系最好的表达方法吗?

 

 

98/地球上有多少物种?

 

 

 

99/什么是物种?

 

 

100/横向转移为什么会发生在众多的物种中以及怎样发生?

 

 

101/谁是世界的共同祖先?

 

 

102/植物的花朵怎样进化?

 

 

103/植物怎样制造细胞壁?

 

 

104/怎样控制植物生长?

 

 

105/为什么所有的植物不能免疫一切疾病?

 

 

106/外界压力环境下,植物的变异基础是什么?

 

 

107/是什么引起物质消失?

 

 

108/是否避免物种消亡?

 

 

109/一些恐龙为什么如此庞大?

 

 

110/生态系统对全球变暖的反应怎样?

 

 

111/至今共有多少人种,他们之间有何关联?

 

 

112/是什么提升了现代人类的行为?

 

 

113/什么是人类文化的根源?

 

 

114/语言和音乐演化的根源是什么?

 

 

115/什么是人种,人种怎样进化?

 

 

116/为什么一些国家向前发展,而有些国家的发展停滞?

 

 

117/政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?

 

 

118/政治与经济自由密切相关吗?

 

 

119/为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?

 

 

120/有没有简单的方式确定椭圆曲线是否存在无穷多解?

 

 

121/霍奇闭链是代数闭链的和吗?

 

 

122/数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?

 

 

123/庞加莱实验是否确定4维空间的球?

 

 

124/黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?

 

 

125/对粒子物理标准模型研究是否会停止在量子Yang-Mills理论上?

 

 

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