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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)： 7 @9 e% X& E- @$ |) c
6 Y$ o9 Y* \ `8 K$ f
1宇宙由什么构成?, B& K6 H4 Q+ n6 u7 A
2意识的生物学基础是什么?
3 x6 Y) Z. h7 {- ^+ U; |3为什么人类基因会如此之少?
; Z. X" V9 p- E' v: q; N) P4遗传变异与人类健康的相关程度如何?
& U9 U3 j5 f) U' h) n5物理定律能否统一?
9 Y7 \; c/ P4 H& Y0 ]" C- o- F6人类寿命到底可以延长多久?
C9 s5 R2 l7 K3 I* Z$ k9 |7是什么控制着器官再生?
0 K! b& Q5 x% I6 g% o; ?8皮肤细胞如何成为神经细胞?% f: s. B/ Q3 a
9单个体细胞怎样成为整株植物?
& c. V+ B# g5 E% C& w" D10地球内部如何运行?8 u$ [: L$ D3 m0 I" j2 W0 f( O
11地球人类在宇宙中是否独一无二? [7 ~; a0 I% N. J. D6 e
12地球生命在何处产生、如何产生?
5 c& o2 M$ ^' }! K& x13什么决定了物种的多样性?
$ v8 d c* d6 j; g0 L$ M ?14什么基因的改变造就了独特的人类?' `0 B- B8 R! T" Q. y/ Q$ h
15记忆如何存储和恢复?
$ |" U* T3 |: D/ [0 m9 H5 ^16人类合作行为如何发展?" D9 T) @8 y, v, G% ]8 G& d
17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?: \0 u4 a" J% _1 P4 N6 r4 k; X
18化学自组织的发展程度如何?
7 ~) a. A& P. E$ a8 C19什么是传统计算的极限?
/ o3 w2 N/ L# A. k( q3 ], s- J; u20我们能否有选择地切断某些免疫反应?
$ O) `* t4 o. | c& g. K, n# ~) M4 q! I+ k
21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?
" Y6 s. }4 i5 N( p22能否研制出有效的HIV疫苗?2 T* f7 d5 h) F$ U8 W6 c; V
23温室效应会使地球温度达到多高? m4 n5 S* B( y" [1 O1 w3 h
24什么时间用什么能源可以替代石油?
: H+ y) y/ H% g; ?25地球到底能负担多少人口?6 l" U* m8 Z0 U' x% e1 N- s
26宇宙是否唯一?
7 U a, j% z0 v3 a; }27是什么驱动宇宙膨胀?
6 T* Z8 b5 S* m. j: J7 [28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?5 r6 w/ B' \& f( N) D+ m) |
29超高能宇宙射线来自何处?
0 t! x% M3 [1 }" b30是什么给类星体提供动力?
; x9 r' }4 G4 a2 o: q31黑洞的本质是什么?: [: v# y; v0 K3 Q) h' f
32正物质为何多于反物质?
) _5 l- Q& H- O- K, p( c8 P33质子会衰减吗?& ~6 \; k6 Q/ X( V% j& F# d- _! a& H6 {
34重力的本质是什么?. p3 R- T8 N6 Z- t. A
35时间为何不同于其他维度?6 R/ I4 c: W1 Z" {# ]0 Z0 J
36是否存在比夸克更小的基本粒子?
3 P% r' \, \( |& \37中微子是其自己的反粒子吗?
$ L# @& r: [! y* y38是否有解释所有相关电子系统的统一理论?
7 V9 n& T# ?0 N
$ y! k$ }: N& q4 K* y" A! F( `) q39人类能够制造最强的激光吗?" q+ F* {% o$ G' B$ [" R ]
40能否制造完美的光学透镜?
$ w! J! t& P' x k2 }0 i41是否可能制造出室温下的磁性半导体?( }9 X( y+ B6 R6 o! J) U5 E, u! D
42什么是高温超导性之后的成对机制?
' K0 a5 f! ?0 @* d43能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?9 q9 \' Q& @1 \/ z$ D8 V
44是否存在稳定的高原子量元素?0 @# b+ D) k+ c2 z
45固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?
" z; p2 V1 N0 L; c: ]46水的结构如何?
) x8 I! a' m+ n8 p# x; l47玻璃态物质的本质是什么?5 o) S: x9 u7 u9 H/ g+ O' `
48是否存在合理化学合成的极限?
% d x1 ?( H% ^1 Z+ w49光电电池的最终效率如何?
+ x' U% m. v2 |50核聚变将最终成为未来的能源吗?" W/ ]& R7 ~# H6 j% m |/ B! i
51驱动太阳磁周期的原因是什么?$ `& C2 ], ^' \) ^9 ]$ k3 T3 B
52行星怎样形成? Y% @& A( e P O2 r5 S# {! R% g
53是什么引发了冰期?" l- J8 R( g% |* X, \4 W
54使地球磁场逆转的原因是什么?+ [/ R3 y. S2 e* Q
55是否存在有助于预报的地震先兆?& @# n1 U* h3 o
56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?# W: l: ?1 U' b6 P8 B9 k( R, {
57自然界中手性原则的起源是什么?6 J* j, n. A6 n6 g9 _- W& ?
58能否预测蛋白质折叠?
! w$ y' z) j2 w59人体中的蛋白质有多少存在方式?3 [5 D/ D ]3 c/ V
60蛋白质如何发现其作用对象?9 H, c r9 n; G, T
61细胞死亡有多少种形式?+ ^9 o* k0 A$ j# [
62是什么保持了细胞内的通行顺畅?. ]* v) z5 O: M) w, G6 m3 D
63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?* W5 f) f# ^$ u/ m, l+ P
64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?
6 a: P9 ~- W" W [3 r65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?
' Y+ }- ]8 c! m: \66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?
2 K V4 e- j4 V0 v* n9 e' J67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?
7 ^- w0 w3 |8 V/ P/ u/ f/ I% t68新技术能使DNA测序的成本降低多少?8 ~- K$ {: i, _
69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?
4 X0 n% v, g) l- e& T" y70除了继承突变，基因组如何改变? n3 T9 n" S1 R! r: E( c ^8 Y
71在胚胎期，不对称现象是如何确定的?5 Y- p9 S$ R, ~5 |9 m5 A
72翼、鳍和面孔如何发育进化?& V# l! g+ I* A, j+ _, x
73是什么引发了青春期?; l( A. K$ Z. Z. O6 b, r$ I
74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?
5 ~9 U+ r3 r% r0 {6 `# d( B75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?9 s# \) t( `- L/ ?
76肿瘤的控制比治愈是否更容易?
) l/ L- q$ b1 {5 ~1 w0 ?77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?
& K; G+ X5 ?1 Y/ k78疯牛病会怎样发展?& j4 @8 M- u4 C
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?; t( g) W. ?/ V# p2 d
80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?/ T8 g; t" F4 z! I: T
81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?
5 Z: l4 \+ c* s$ a7 u6 f82什么与有机体的生物钟同步?
2 L5 S% k* w6 k) B# X83迁徙生物怎样发现其迁移路线?; s* D& R) Q, s% w" n; c2 E
84为什么要睡眠?
- ~9 U0 E2 w+ B: c! S6 q85人类为什么会做梦?
3 P/ A, a$ h/ P U86语言学习为什么存在临界期?2 Q. I# w- [* [) ^7 e
87信息素影响人类行为吗?; k$ U% ~4 o7 H2 Z6 @6 j8 N
88一般麻醉剂如何发挥作用?6 w6 z; H2 x5 x0 ^ a& _
89导致精神分裂症的原因是什么?. _/ `! T! l: N) w' a
90引发孤独症的原因是什么?
' R" B2 v% C |6 I91阿兹海默症患者的生命能够延续多久?- [* Y! g; c7 P( k" B. z
92致瘾的生物学基础是什么?6 F" B8 q) q" z; v. e/ v: B: b o
93大脑如何建立道德观念?. k( o: y" ^) a& d# Z
94通过计算机进行学习的极限是什么?
; t9 i* v% O8 W+ S4 z% V& f' x9 N0 s95有多少个性源于遗传?' h8 I+ d; f" u5 m ~ _
96性别倾向的生物学根源是什么?4 o* A. ?+ Z6 T" a: n+ D4 y( O
97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗?5 k2 Z& e4 |1 ]4 b ~; s( W3 g
98地球上有多少物种? 99什么是物种?! |: }3 z e6 L$ O7 [
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" q/ j% k( x J2 W& t- m101谁是世界的共同祖先?. j E. q2 Q% P2 c( G+ `
102植物的花朵如何进化?" U7 w3 @- c& ]' k3 ]
103植物怎样制造细胞壁?+ U; W/ v; U$ }, j" M
104如何控制植物生长?
+ C, Y% _/ D6 N6 q c105为什么所有的植物不能免疫一切疾病?
6 e) R' _, W3 i8 G5 g0 |106外界压力环境下，植物的变异基础是什么?
" b$ f, t- X" P3 i1 ^+ i3 V107是什么引起物质消失?
( y4 K; l r- G# z, ]: k, e108能否避免物种消亡?
1 C* Y0 e* a* o6 B1 W$ e+ P109一些恐龙为什么如此庞大?/ l4 O& ?" }* `
110生态系统对全球变暖的反应如何? # U& u# W4 N6 c' ]5 X1 t# }: i1 \
, u* l4 x3 P! r, ?
111至今共有多少人种，他们之间有何关联?
" \# F5 V }2 @ _112是什么提升了现代人类的行为?
9 [3 X" v% O) G7 k" j8 K+ F113什么是人类文化的根源?, v/ ~1 h6 H" U0 U# F2 P
114语言和音乐演化的根源是什么?
( A G% C$ F* ^% `0 c115什么是人种，人种如何进化?
. O# ]/ e8 X4 Y116为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞?
/ Z7 j; Y1 t: s117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?
& u# u4 R1 G q d, G118政治与经济自由密切相关吗?
9 \7 ?3 l4 l, `! D2 x119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?0 M7 K B- Z5 q/ T
120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?; I' x3 @) M9 _) O7 \* }
121霍奇闭链是代数闭链的和吗?
3 _9 i+ n4 t; c0 v. E% O122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?
p; C1 c7 u7 y2 E% }, I: m123庞加莱实验能否确定4维空间的球?
- l6 z( M/ _6 f3 D* p k124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?
7 u" u7 I- g' h125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?" B4 w' v' Q5 a4 P
(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)! i5 ~6 \" @' f1 }: V8 v+ V
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
