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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)： 1 k9 O4 J$ B) ^, P7 W1 O
0 E8 h: ~& e8 T/ u
1宇宙由什么构成?2 z( h- x" ^+ j& \' p( y& N
2意识的生物学基础是什么?- M: x: ]! p O( ^; B6 p( Q7 e
3为什么人类基因会如此之少?' L7 h" X1 |5 `2 y
4遗传变异与人类健康的相关程度如何?0 ^, G+ x7 ~( b5 C; X$ g; k9 a) T; q
5物理定律能否统一?; m8 Z: h. _3 _
6人类寿命到底可以延长多久?
4 \6 J7 B8 K3 c1 J7是什么控制着器官再生?+ O: [! Q# }" Q; [3 H
8皮肤细胞如何成为神经细胞?$ R: N6 \1 m5 v; H1 r
9单个体细胞怎样成为整株植物?
# _1 }* {8 Y5 r/ T1 D6 @, d10地球内部如何运行?
. N" l/ P, @7 I5 h3 T) \11地球人类在宇宙中是否独一无二?
) J! V6 M0 m( H; t4 e7 a12地球生命在何处产生、如何产生?8 D; S2 B' P- \: M2 \& ^& e
13什么决定了物种的多样性?
1 z/ C6 z0 f6 B p% Z. S14什么基因的改变造就了独特的人类?# v# J6 w! E) O0 \- B
15记忆如何存储和恢复?
7 p2 Q# b2 W( w" \16人类合作行为如何发展?
# u% w9 D" A3 c* M17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?
' @: R* ?( r& N: z18化学自组织的发展程度如何?
" w6 f# i% N1 z9 y19什么是传统计算的极限?
& \* _& f5 U3 J; V3 n! F20我们能否有选择地切断某些免疫反应? " Q& y- f: T% L
' e$ m2 C3 O+ ~3 Z; E21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?8 `! C @; n8 S+ m' n7 a
22能否研制出有效的HIV疫苗?
/ d) g3 _$ p/ `/ X0 Y0 f+ _; A2 V23温室效应会使地球温度达到多高?
6 ]) t: P. L" M" @& U0 G& r; h1 H' b24什么时间用什么能源可以替代石油?
- _# y: c3 g" \: e$ {# d25地球到底能负担多少人口?
. q# `, V; v: |2 \26宇宙是否唯一?
! N! {" l; F$ @6 K y5 ?3 T; L27是什么驱动宇宙膨胀?" G: I$ R9 Y" R- {; D
28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?
; S) i' G: d" s+ |6 x) _8 D1 g' n29超高能宇宙射线来自何处?2 @* I* ?$ h6 h1 o
30是什么给类星体提供动力?4 i1 ]5 j. T: C5 L$ m
31黑洞的本质是什么?
3 R4 n, F3 x; }* y5 ~32正物质为何多于反物质?
# Y0 v$ Q& ]( F1 [7 I, h33质子会衰减吗?
) E" f1 N" O8 V$ }& c; W; U34重力的本质是什么?
. }$ d+ q, {9 O1 }, k. n: B35时间为何不同于其他维度?& n4 E) D' a) M7 \1 a
36是否存在比夸克更小的基本粒子?
( S5 Z8 \, j; `! E37中微子是其自己的反粒子吗? U4 u2 K' J2 O. y$ ^5 x# b g+ K4 M
38是否有解释所有相关电子系统的统一理论? " ~, A( e8 r7 d
# k; U; d5 f% }* R
39人类能够制造最强的激光吗?4 ^7 K' h8 Z2 [5 R
40能否制造完美的光学透镜?& [2 W9 B c$ g$ \# S; Y
41是否可能制造出室温下的磁性半导体?' \: p A3 N8 B; ~- _
42什么是高温超导性之后的成对机制?3 F, J4 \* [0 r8 _) T2 j
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?3 i* x5 z) O9 Z* i: ]' G
44是否存在稳定的高原子量元素?
5 ]9 r+ a: O( K. R45固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?
/ m& F5 K5 r" S0 c4 h; G" w46水的结构如何?
1 \( E% L4 |- m# i* |6 @47玻璃态物质的本质是什么?# r- k- A$ N$ t4 t
48是否存在合理化学合成的极限?9 N0 m8 w2 O( y
49光电电池的最终效率如何?
4 d% a4 q. q0 n6 |( I# o, r50核聚变将最终成为未来的能源吗?+ |3 y. _; ~1 K
51驱动太阳磁周期的原因是什么?2 p9 ^5 j" A; N0 i
52行星怎样形成?. u, i4 }% I6 v9 |7 v) n# e
53是什么引发了冰期?
, H8 V2 Q* X' e' w54使地球磁场逆转的原因是什么?
8 o9 A( E2 ]0 q+ H55是否存在有助于预报的地震先兆?5 o( E8 }7 g2 ]) a0 m$ w" I' r
56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?
$ Q) g% q) F9 P$ D( R8 a" ]( t2 @57自然界中手性原则的起源是什么?
) q% w; q5 l) A; X( p: K58能否预测蛋白质折叠?
, g: x2 `' S1 s3 h& ^3 W& ]6 h3 V2 u59人体中的蛋白质有多少存在方式?
/ K$ V+ |! i/ q60蛋白质如何发现其作用对象?
, |8 D4 U/ u( n0 y0 p$ j& [61细胞死亡有多少种形式?
3 w0 |! j! Q4 Z4 `& {( q62是什么保持了细胞内的通行顺畅?6 M- J. q7 O8 {: K
63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?. r4 X/ n/ Z9 o; k$ e
64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?
( b( _$ z D3 w65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?
. ~8 }3 \# I$ v/ P, m8 B66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?" V% ]0 X- s2 X6 V* p) g4 r3 g: i
67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?: t7 m" |' i' t8 b6 J- X% Q
68新技术能使DNA测序的成本降低多少?/ _, ~& ~% v3 m U! K( w3 o1 O5 ?9 B
69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?- N8 ~5 U3 o- Z% s
70除了继承突变，基因组如何改变?% R* w# T i1 w; |9 b/ v4 Q
71在胚胎期，不对称现象是如何确定的?
. T7 W+ ~( P( \72翼、鳍和面孔如何发育进化?3 B* h) A% _" X
73是什么引发了青春期?
/ l# G# T$ q. R- E8 {5 ~74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?
0 W% L) C( X( x" q' l75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?2 a( A% R) P. y" j/ G) \
76肿瘤的控制比治愈是否更容易?, z. ^- d" [* E
77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?
/ a5 m& L9 f5 e8 D' C6 {78疯牛病会怎样发展?
C! c$ [0 @0 ]4 Z4 f6 Y79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?
( @& ^& R1 j1 t, l7 T) G* z80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?
' @2 [& K; M3 X1 y' c81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?3 u0 D6 I8 M, Z
82什么与有机体的生物钟同步?4 C: D9 S+ Z8 c* g ?/ R
83迁徙生物怎样发现其迁移路线?
% }. Z. N5 Y. R$ b+ d4 t7 f4 h0 F7 c ~84为什么要睡眠?/ I* D4 e$ e& Q( @1 L% ?3 }
85人类为什么会做梦?
" H, S9 l# I6 y86语言学习为什么存在临界期?& I, c y- z" q* f" j( C, E
87信息素影响人类行为吗?
8 o! a9 w8 Y0 F( M% T88一般麻醉剂如何发挥作用?
. T, g) V, b3 q% x89导致精神分裂症的原因是什么?9 H9 e0 k9 q0 _+ L; B% }3 S" g
90引发孤独症的原因是什么?
9 s$ N( O2 a' R0 A: u( ?# Q x91阿兹海默症患者的生命能够延续多久?3 c) W$ [; M, c- R" X$ {
92致瘾的生物学基础是什么?
0 y/ ?0 E3 O" m f( C93大脑如何建立道德观念?0 Q6 M) T$ z) q2 R5 i" G) ?
94通过计算机进行学习的极限是什么?
4 g% `. \+ Y3 _/ Q" b3 o( G4 j95有多少个性源于遗传?. Z _" N% R; T& X) f- R6 C) g1 |
96性别倾向的生物学根源是什么?. C0 J) h8 Q8 Q) v) P
97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗?1 J! d! Q* d* ^( x! ~
98地球上有多少物种? 99什么是物种?
5 }- X. r& S; U$ x& P100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生?' U, N6 x/ i M2 E
101谁是世界的共同祖先?5 }0 J8 V! p8 m, Z+ K }' ` s
102植物的花朵如何进化?
/ m. h$ o; K+ w$ u/ l3 |103植物怎样制造细胞壁?
; z3 U6 f5 A0 {; K104如何控制植物生长?
' S) ?, o) J3 {6 o6 m105为什么所有的植物不能免疫一切疾病?* d `% M' H' V7 t
106外界压力环境下，植物的变异基础是什么?
7 @" u; U: ^ e7 A107是什么引起物质消失?
7 M9 d' K9 M, A* E2 _+ f* O108能否避免物种消亡?
& r! g$ s6 q( I) j4 S109一些恐龙为什么如此庞大?7 }. b3 `9 W; e, P/ ~
110生态系统对全球变暖的反应如何? 2 u# q0 y+ y1 q) a% |, B( r
2 G9 I: F: D1 b111至今共有多少人种，他们之间有何关联?
+ R7 z% u0 _& `% |112是什么提升了现代人类的行为?
- m0 P) K) `5 D& W4 N7 J113什么是人类文化的根源?1 i/ ^# D" r" w) @1 G. m* V# [! m1 s
114语言和音乐演化的根源是什么?* y5 K: X% _2 a8 Z& N! j+ }
115什么是人种，人种如何进化?# }6 v& _; K. I& h7 w9 e9 A3 |
116为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞?, q6 A0 ~5 k* z$ P" B( m1 s
117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?* G6 J6 q& e; `
118政治与经济自由密切相关吗?
9 P% Y: \# o+ E. t% c, s* v) [; [119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?
/ h- T) m" C- U4 ^0 j# d7 U120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?1 [2 q$ l9 T: X
121霍奇闭链是代数闭链的和吗?
4 K+ i( S3 z M$ h9 Y122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?
8 J+ B/ ^. v& ?3 }0 Z7 x0 J, u; ?123庞加莱实验能否确定4维空间的球?
. V ?' F9 Y5 Z& i( V6 A* P# E124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?5 m7 a( F$ F" N0 k7 _" d4 v9 K
125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?
, F/ |0 x7 ]" Z8 T: q; s(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)
u# ^ B! D w( `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
