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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，发表在7月1日出版的专辑上。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)：
* W% J9 B# j7 Y: l; s9 l( E( y9 e) c6 N3 b7 @& V8 N( `& q" V
1宇宙由什么构成?+ ~1 A$ \2 d4 v [8 }" w9 s2 L
2意识的生物学基础是什么?
5 g- l4 N0 s+ r7 O3为什么人类基因会如此之少?: F# w& d) l* ~7 b& z
4遗传变异与人类健康的相关程度如何?
; K% n7 q1 K* |8 t5物理定律能否统一?0 {, t! m6 z, X0 W3 ~ y
6人类寿命到底可以延长多久?
% j- o1 t" o$ J% E7是什么控制着器官再生?
# j: }" x4 q1 r5 n8皮肤细胞如何成为神经细胞?
8 q5 t' K5 W* ?9单个体细胞怎样成为整株植物?$ E# L% h3 J/ ~
10地球内部如何运行?
3 p* k! y3 r& q7 X6 K0 V11地球人类在宇宙中是否独一无二?( t) O0 f& ^# m8 `
12地球生命在何处产生、如何产生?& v9 q" L `8 F
13什么决定了物种的多样性?2 v7 n* M& a, E- g+ d* O8 Y# b
14什么基因的改变造就了独特的人类?' N# s, f1 @; j- ^1 y
15记忆如何存储和恢复?
) m( q2 Y* o) R4 \* t! k16人类合作行为如何发展?
7 O1 `0 H% k/ y8 }/ N, \8 r& R17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?. C8 K% A0 T: k! ~
18化学自组织的发展程度如何?
9 J$ J! O; `/ _; S G) d: B3 x19什么是传统计算的极限?
: m" E0 E* Q0 G1 p20我们能否有选择地切断某些免疫反应?
! g* \1 T+ O; |6 k
% E* n' ^* @) U" {+ ^# c21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?
# }/ x! a' W9 v22能否研制出有效的HIV疫苗?+ G8 P4 j6 p( l1 E5 T
23温室效应会使地球温度达到多高?% M) M6 r* w# `
24什么时间用什么能源可以替代石油?
6 [8 l3 F! e+ A/ r$ B% ~( j+ P0 [25地球到底能负担多少人口?
+ g* j' P0 I5 J7 [& w26宇宙是否唯一?5 J1 ?" K; ~& r0 v: `% ?2 K( K5 n
27是什么驱动宇宙膨胀?
6 F+ i0 @. O% K! c* O$ M28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?
9 a0 B: I ?# k m b% J29超高能宇宙射线来自何处?
0 ]' S( A2 `( L0 K: Z+ P& M6 q x0 Z/ f30是什么给类星体提供动力?+ i+ U+ R9 H% F+ }0 F2 E
31黑洞的本质是什么?2 H) \; }; a- p, Y2 T- m
32正物质为何多于反物质?* l$ ^0 S O$ M! ?$ t5 X0 d! I( ]
33质子会衰减吗?
! l0 f3 ]6 I E34重力的本质是什么?2 h H& `2 o6 I3 z( J
35时间为何不同于其他维度?
/ Y% \5 x$ s7 l! P36是否存在比夸克更小的基本粒子?$ D; b7 O9 t) C5 V1 X9 c5 v, v
37中微子是其自己的反粒子吗?1 K2 N I9 a+ I% b
38是否有解释所有相关电子系统的统一理论?
/ B4 k, W4 P6 X& s8 K6 q- L
G# n" [, j7 e$ E) Z) V39人类能够制造最强的激光吗?
7 F) C" z2 M- n7 _/ m40能否制造完美的光学透镜?
- P: L6 ?0 c" T1 ?41是否可能制造出室温下的磁性半导体?
1 v% n' Y3 G+ ~9 ~5 n/ H% E42什么是高温超导性之后的成对机制?
% f5 n; Y" z" S# }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?) b0 q4 f( H4 r2 v
44是否存在稳定的高原子量元素?
. d# O* d6 Q+ J3 h45固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?6 l9 D1 R9 g' F1 {! j B" |9 H8 ?1 c
46水的结构如何?
: d }5 C- H% ]: N47玻璃态物质的本质是什么?
8 Y5 H. O* }. A7 G2 x48是否存在合理化学合成的极限?# ]) [$ q/ O. E5 H! P1 C g
49光电电池的最终效率如何?
0 C9 x. i) I3 o$ ^7 r# s& O50核聚变将最终成为未来的能源吗?; F5 q$ _+ a, ]" h! ]
51驱动太阳磁周期的原因是什么?
[, g! T. W5 y; r2 N R5 }52行星怎样形成?
+ V6 v* q1 ~$ H; i6 L0 q; R53是什么引发了冰期?
6 G! l$ S1 B: I54使地球磁场逆转的原因是什么?
" z) [' a+ U; A$ C! [7 o55是否存在有助于预报的地震先兆?* U6 {3 |: a. s9 p8 A3 y
56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?" X9 C. T: e/ ~* X' g3 v
57自然界中手性原则的起源是什么?
2 L8 y+ ]1 Q; z* U7 x58能否预测蛋白质折叠?. R6 _, K5 E0 R( c7 H
59人体中的蛋白质有多少存在方式?
$ O1 B$ ]" ~3 m* G2 {60蛋白质如何发现其作用对象?
. H) v3 I, d* w4 m, ]5 i61细胞死亡有多少种形式?
1 K, f4 d* f) z% E9 q$ n62是什么保持了细胞内的通行顺畅?
1 ]# t. Q; z; a63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?
6 E( _( ^& n9 b64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?
% B' y0 i0 ~% R0 B65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?5 m( d9 T$ D) g' q* D w3 E
66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?) X. U7 B9 h! S* M9 f
67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?1 w3 v* s: @8 Y* Z: q) A0 y, T
68新技术能使DNA测序的成本降低多少?
4 l1 a+ i1 H7 @# ^69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?
+ G+ Z1 E0 p: x3 F1 o* \70除了继承突变，基因组如何改变?9 ~8 c2 ^8 t( z& j1 }! K" u* Q
71在胚胎期，不对称现象是如何确定的?
: ?: U) S) H( U" @72翼、鳍和面孔如何发育进化?
; F4 v0 o) e2 x& V/ W }9 M73是什么引发了青春期?. v& K# H; `1 ` ]( E0 W
74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?7 e$ R; S+ N/ Y: s' d' C* M
75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?
8 y. @5 h& W6 {, r) i \3 ?76肿瘤的控制比治愈是否更容易?
* g* y) D3 L5 s; p* K77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?$ U# L) H4 v* S" g2 `% I4 s
78疯牛病会怎样发展?
' K# l1 ]* Q# O8 {, @1 L79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?
$ {9 Q; B4 u/ c) n% I3 S( n80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?
/ m9 n2 m6 n" G81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?( q6 t; V' B$ U" m* N. o
82什么与有机体的生物钟同步?
3 E" N% S$ y( m- E7 {8 ~83迁徙生物怎样发现其迁移路线?" N/ w2 u6 K8 Y6 z
84为什么要睡眠?4 O) n- |4 o3 ~# H" ]
85人类为什么会做梦?8 X. I1 ~- ^! W9 k. B a# {
86语言学习为什么存在临界期?. P( \3 D! ^, S( L% y! q9 T
87信息素影响人类行为吗?3 r9 A, a2 x( q' P. @& Y5 b
88一般麻醉剂如何发挥作用?* k" ^5 Z. S4 x- N5 h1 D8 G" |
89导致精神分裂症的原因是什么?3 z8 a( y& \. f! g) z
90引发孤独症的原因是什么?5 j& X% G: { H8 v. Q- z3 V
91阿兹海默症患者的生命能够延续多久?
& Q N0 T, |+ R) z92致瘾的生物学基础是什么?
* x2 v& g) S0 n7 q93大脑如何建立道德观念?
5 c7 {) |+ g8 Z" l0 _; D94通过计算机进行学习的极限是什么?' _# j& g+ m" s V$ b- p" F' Q
95有多少个性源于遗传?
3 }4 L) P" e9 v5 t5 k96性别倾向的生物学根源是什么?* z( w4 o" ~* ~2 P7 f: R1 `
97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗?) V+ ], }3 m5 }$ }% M
98地球上有多少物种? 99什么是物种?$ L1 h7 [* U$ e# z
100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生?( X* e- C7 C7 `: R1 X d
101谁是世界的共同祖先?
# D8 h: W4 K/ f( g0 R" _9 d, B102植物的花朵如何进化?8 c3 \- K0 X- n" H0 A9 S0 ]
103植物怎样制造细胞壁?
7 q0 K; P4 l5 T6 h/ q104如何控制植物生长?
# ?, E- K$ v6 A/ D( b* X* M& m. T' _6 G105为什么所有的植物不能免疫一切疾病?
( i! D, L* q' Y% n1 r0 @106外界压力环境下，植物的变异基础是什么?
. ?8 |8 b4 R/ h# { K- J107是什么引起物质消失?& d" d; w% E; s, x* I# O
108能否避免物种消亡?
% |/ Q. a1 U) R+ K+ t1 S0 \109一些恐龙为什么如此庞大?9 \6 d5 F5 [8 |0 `: ~! C$ M
110生态系统对全球变暖的反应如何?
6 L2 \) W: r0 X; s. I6 t% L
7 k' k6 T3 C; U& I. m0 J. t1 v111至今共有多少人种，他们之间有何关联?
9 }) B1 b, V- a$ c7 m' Q+ U: K112是什么提升了现代人类的行为?. y+ g! ]0 t6 v# f
113什么是人类文化的根源?4 ^& C- x5 t' E% P; \, F9 s: k G
114语言和音乐演化的根源是什么?
! d/ ^+ F2 t1 b. `6 A115什么是人种，人种如何进化?
9 _% g5 q) y3 @! s% n116为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞?
% J8 M" Y9 N& y8 A) j9 A117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?
9 |$ U. z% A! o' Z118政治与经济自由密切相关吗?/ k7 t2 p, l' T( k9 A9 k4 F
119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?
+ `: ]4 o: l& k/ v120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?
2 d E2 U% `; a+ n( `& i5 v121霍奇闭链是代数闭链的和吗?
4 k3 A2 K; p' l2 L" s% K122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?4 k4 h6 f) \: U+ _0 q; {! j9 S. m+ i/ f
123庞加莱实验能否确定4维空间的球?8 Q; J* }* y' ?* I" C9 f
124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?
( x B- Y( w" A( S- Y, s125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?
+ j& j! i, l9 U6 B" T3 M(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)
9 _3 |& y% s1 H7 |' J6 t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。 |
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发表于 2010-4-28 23:26
