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-Science:全世界最前沿的125个科学问题 _0

作者 :   发表时间 : 2021-02-19 00:00:00   浏览 : 231

来源:战略前沿技术在庆祝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.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. 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. 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)