《Science》公布的125个科学前沿问题

        Science公布了125个最具挑战性的科学问题，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。这125个问题如下（前25个被认为是最重要的问题）：

                                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的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)

        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。

        本文来源：《Science》
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