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  • Science:全世界最前沿的125个科学问题

    阅读: 2022/3/4 11:09:36

    在庆祝Science创刊125周年之际,Science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。
     
    这125个问题如下:
     
    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如何?
     
    5、物理定律能否统一?
     
    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、皮肤细胞如何成为神经细胞?
     
    9、单个体细胞怎样成为整株植物?
     
    10、地球内部如何运行?
     
    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、如何产生?
     
    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、记忆如何存储和恢复?
     
    16、人类合作行为如何发展?
     
    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如何?
     
    19、什么是传统计算的极限?
     
    20、我们能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、能否研制出有效的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、正物质为何多于反物质?
     
    33、质子会衰变吗?
     
    34、重力的本质是什么?
     
    35、时间为何不同于其他维度?
     
    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、能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、能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,如何解释?
     
    46、水的结构如何?
     
    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如何?
     
    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、能否预测蛋白质折叠?
     
    59、人体中的蛋白质有多少存在方式?
     
    60、蛋白质如何发现其作用对象?
     
    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、器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?
     
    70、除了继承突变,基因组如何改变?
     
    71、在胚胎期,不对称现象是如何确定的?
     
    72、翼、鳍和面孔如何发育进化?
     
    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、一般麻醉剂如何发挥作用?
     
    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、大脑如何建立道德观念?
     
    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式吗?
     
    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如何发生?
     
    101、谁是世界的共同祖先?
     
    102、植物的花朵如何进化?
     
    103、植物怎样制造细胞壁?
     
    104、如何控制植物生长?
     
    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、能否避免物种消亡?
     
    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如何?
     
    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,人种如何进化?
     
    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、有没有简单的方法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、庞加莱实验能否确定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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