在慶祝SCIENCE創(chuàng)刊125周年之際，該刊雜志社公布了125個最具挑戰(zhàn)性的科學問題。在今后1／4個世紀的時間里，人們將致力于研究解決這些問題。其中，前25個被認為是最重要的問題。

簡單歸納統(tǒng)計這125個問題，其中涉及生命科學的問題占46%，關系宇宙和地球的問題占16%，與物質科學相關的問題占14%以上，認知科學問題占9%。其余問題分別涉及數(shù)學與計算機科學、政治與經濟、能源、環(huán)境和人口等。

這125個問題如下：

1 宇宙由什么構成?

2 意識的生物學基礎是什么?

3 為什么人類基因會如此之少?

4 遺傳變異與人類健康的相關程度如何?

5 物理定律能否統(tǒng)一?

6 人類壽命到底可以延長多久?

7 是什么控制著器官再生?

8 皮膚細胞如何成為神經細胞?

9 單個體細胞怎樣成為整株植物?

10 地球內部如何運行?

11 地球人類在宇宙中是否獨一無二?

12 地球生命在何處產生、如何產生?

13 什么決定了物種的多樣性?

14 什么基因的改變造就了獨特的人類?

15 記憶如何存儲和恢復?

16 人類合作行為如何發(fā)展?

17 怎樣從海量生物數(shù)據(jù)中產生大的可視圖片?

18 化學自組織的發(fā)展程度如何?

19 什么是傳統(tǒng)計算的極限?

20 我們能否有選擇地切斷某些免疫反應?

21 量子不確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 溫室效應會使地球溫度達到多高?

24 什么時間用什么能源可以替代石油?

25 地球到底能負擔多少人口?

26 宇宙是否唯一?

27 是什么驅動宇宙膨脹?

28 第一顆恒星與星系何時產生、怎樣產生?

29 超高能宇宙射線來自何處?

30 是什么給類星體提供動力?

31 黑洞的本質是什么?

32 正物質為何多于反物質?

33 質子會衰減嗎?

34 重力的本質是什么?

35 時間為何不同于其他維度?

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嗎?

38 是否有解釋所有相關電子系統(tǒng)的統(tǒng)一理論?

39 人類能夠制造最強的激光嗎?

40 能否制造完美的光學透鏡?

41 是否可能制造出室溫下的磁性半導體?

42 什么是高溫超導性之后的成對機制?

43 能否發(fā)展關于湍流動力學和顆粒材料運動學的綜合理論?

44 是否存在穩(wěn)定的高原子量元素?

45 固體中是否有超流動性?如果有，如何解釋?

46 水的結構如何?

47 玻璃態(tài)物質的本質是什么?

48 是否存在合理化學合成的極限?

49 光電電池的最終效率如何?

50 核聚變將最終成為未來的能源嗎?

51 驅動太陽磁周期的原因是什么?

52 行星怎樣形成?

53 是什么引發(fā)了冰期?

54 使地球磁場逆轉的原因是什么?

55 是否存在有助于預報的地震先兆?

56 太陽系的其他星球上現(xiàn)在和過去是否存在生命?

57 自然界中手性原則的起源是什么?

58 能否預測蛋白質折疊?

59 人體中的蛋白質有多少存在方式?

60 蛋白質如何發(fā)現(xiàn)其作用對象?

61 細胞死亡有多少種形式?

62 是什么保持了細胞內的通行順暢?

63 為什么細胞的成分可以獨立于DNA而自行復制?

64 基因組中功能不同于RNA的角色是什么?

65 基因組中端粒和絲粒的作用是什么?

66 為什么一些基因組很大，另一些又相當緊湊?

67 基因組中的“垃圾”(“junk”)有何作用?

68 新技術能使DNA測序的成本降低多少?

69 器官和整個有機體如何了解停止生長的時間?

70 除了繼承突變，基因組如何改變?

71 在胚胎期，不對稱現(xiàn)象是如何確定的?

72 翼、鰭和面孔如何發(fā)育進化?

73 是什么引發(fā)了青春期?

74 干細胞是否位于所有腫瘤的中心?

75 腫瘤更容易通過免疫進行控制嗎?

76 腫瘤的控制比治愈是否更容易?

77 炎癥是所有慢性疾病的主要原因嗎?

78 瘋牛病會怎樣發(fā)展?

79 脊椎動物在多大程度上依賴先天免疫系統(tǒng)來抵抗傳染病?

80 對抗原而言，免疫記憶需要延長暴露嗎?

81 為什么孕婦的免疫系統(tǒng)不拒絕其胎兒?

82 什么與有機體的生物鐘同步?

83 遷徙生物怎樣發(fā)現(xiàn)其遷移路線?

84 為什么要睡眠?

85 人類為什么會做夢?

86 語言學習為什么存在臨界期?

87 信息素影響人類行為嗎?

88 一般麻醉劑如何發(fā)揮作用?

89 導致精神分裂癥的原因是什么?

90 引發(fā)孤獨癥的原因是什么?

91 阿茲海默癥患者的生命能夠延續(xù)多久?

92 致癮的生物學基礎是什么?

93 大腦如何建立道德觀念?

94 通過計算機進行學習的極限是什么?

95 有多少個性源于遺傳?

96 性別傾向的生物學根源是什么?

97 生命樹是生命之間系統(tǒng)關系最好的表達方式嗎?

98 地球上有多少物種?

99 什么是物種?

100 橫向轉移為什么會發(fā)生在眾多的物種中以及如何發(fā)生?

101 誰是世界的共同祖先?

102 植物的花朵如何進化?

103 植物怎樣制造細胞壁?

104 如何控制植物生長?

105 為什么所有的植物不能免疫一切疾病?

106 外界壓力環(huán)境下，植物的變異基礎是什么?

107 是什么引起物質消失?

108 能否避免物種消亡?

109 一些恐龍為什么如此龐大?

110 生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖的反應如何?

111 至今共有多少人種，他們之間有何關聯(lián)?

112 是什么提升了現(xiàn)代人類的行為?

113 什么是人類文化的根源?

114 語言和音樂演化的根源是什么?

115 什么是人種，人種如何進化?

116 為什么一些國家向前發(fā)展，而有些國家的發(fā)展停滯?

117 政府高額赤字對國家利益和經濟增長速度有什么影響?

118 政治與經濟自由密切相關嗎?

119 為什么改變撒哈拉地區(qū)貧困狀態(tài)的努力幾乎全部失敗?

120 有沒有簡單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解?

121 霍奇閉鏈是代數(shù)閉鏈的和嗎?

122 數(shù)學家將會最終給出Navier-Stokes方程的解嗎?

123 龐加萊實驗能否確定4維空間的球?

124 黎曼zeta函數(shù)的零解都有a bi形式嗎?

125 對粒子物理標準模型研究是否會停止在量子Yahg-Mills理論上?

(注：最后6個數(shù)學問題選自Clay數(shù)學研究所提出的新千年問題)

本文轉載自微信公眾號：哲學課堂 （p-class）

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