文字來源:《Science》,摘自同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) 2016年,Science公布了125個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)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。這125個問題如下(前25個被認為是最重要的問題): 1.宇宙由什么構(gòu)成? 2.意識的生物學(xué)基礎(chǔ)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(guān)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(jīng)細胞? 9.單個體細胞怎樣成為整株植物? 10.地球內(nèi)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(chǎn)生、如何產(chǎn)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(fù)? 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(chǎn)生大的可視圖片? 18.化學(xué)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(yīng)? 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(yīng)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(dān)多少人口? 26.宇宙是否唯一? 27.是什么驅(qū)動宇宙膨脹? 28.第一顆恒星與星系何時產(chǎn)生、怎樣產(chǎn)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(zhì)是什么? 32.正物質(zhì)為何多于反物質(zhì)? 33.質(zhì)子會衰減嗎? 34.重力的本質(zhì)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(guān)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(xué)透鏡? 41.是否可能制造出室溫下的磁性半導(dǎo)體? 42.什么是高溫超導(dǎo)性之后的成對機制? 43.能否發(fā)展關(guān)于湍流動力學(xué)和顆粒材料運動學(xué)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(jié)構(gòu)如何? 47.玻璃態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)是什么? 48.是否存在合理化學(xué)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(qū)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(zhuǎn)的原因是什么? 55.是否存在有助于預(yù)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(yù)測蛋白質(zhì)折疊? 59.人體中的蛋白質(zhì)有多少存在方式? 60.蛋白質(zhì)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(nèi)的通行順暢? 63.為什么細胞的成分可以獨立于DNA而自行復(fù)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(dāng)緊湊? 67.基因組中的“垃圾”(“junk”)有何作用? 68.新技術(shù)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(xué)習(xí)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(dǎo)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(xué)基礎(chǔ)是什么? 93.大腦如何建立道德觀念? 94.通過計算機進行學(xué)習(xí)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(xué)根源是什么? 97.生命樹是生命之間系統(tǒng)關(guān)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(zhuǎn)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(chǔ)是什么? 107.是什么引起物質(zhì)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(yīng)如何? 111.至今共有多少人種,他們之間有何關(guān)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(jīng)濟增長速度有什么影響? 118.政治與經(jīng)濟自由密切相關(guān)嗎? 119.為什么改變?nèi)龉貐^(qū)貧困狀態(tài)的努力幾乎全部失敗?
121.霍奇閉鏈是代數(shù)閉鏈的和嗎? 122.數(shù)學(xué)家將會最終給出Navier-Stokes方程的解嗎? 123.龐加萊實驗?zāi)芊翊_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(biāo)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(xué)問題選自Clay數(shù)學(xué)研究所提出的新千年問題) 簡單歸納統(tǒng)計這125個問題,其中涉及生命科學(xué)的問題占46%,關(guān)系宇宙和地球的問題占16%,與物質(zhì)科學(xué)相關(guān)的問題占14%以上,認知科學(xué)問題占9%。其余問題分別涉及數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)、政治與經(jīng)濟、能源、環(huán)境和人口等。 (推薦人/小土皮)
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