南昔97 发表于 2017-9-22 14:46:11

全世界最前沿的125个科学问题

来源:红歌会网    作者:夫莽
原标题:全世界最前沿的125个科学问题

  在庆祝SCIENCE创刊125周年之际,该刊杂志社公布了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、质子会衰减吗?
  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Yahg-Mills理论上?
  (注:最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题)
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