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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)：
# p. ^, U) G& A: b) ?5 n3 E' k2 [7 g9 B. e$ |7 c% \5 d
1宇宙由什么构成?
. L" L& ~' A$ _& j- n# z2意识的生物学基础是什么?! w$ j1 }, p1 E4 d5 W
3为什么人类基因会如此之少?- M! x' h+ r, s* S8 y
4遗传变异与人类健康的相关程度如何?! P7 m& e4 c2 e4 x: v& A6 Q
5物理定律能否统一?2 F% R* v) p2 y; A! A, b F% e! }& |
6人类寿命到底可以延长多久?" i; ?$ ~1 Q4 \- `/ l
7是什么控制着器官再生?& T# ~! [3 w. n: u
8皮肤细胞如何成为神经细胞?5 j3 ]7 F) {0 T D0 `/ t1 p3 l8 [4 U
9单个体细胞怎样成为整株植物?
/ l; _9 N5 y1 {8 u6 w6 @4 T" z4 C" L10地球内部如何运行?
8 l# d" o$ p" H0 g' T11地球人类在宇宙中是否独一无二?
" r8 d. j% z$ k% o" o1 }1 `12地球生命在何处产生、如何产生?) K) h! x# ]2 a2 R9 K% u- Y: T
13什么决定了物种的多样性?
( H! ]/ z2 J3 _14什么基因的改变造就了独特的人类?( K6 T; z+ [7 r! C/ f
15记忆如何存储和恢复?' j3 z1 R, G& J
16人类合作行为如何发展?
+ L# q9 d0 w' A; J7 S4 ?17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?' ?6 ?. E+ I8 X
18化学自组织的发展程度如何?* U* N% D: I- n) D! r+ @
19什么是传统计算的极限?& E4 `8 c9 |! R
20我们能否有选择地切断某些免疫反应? " D& a6 q; W1 `& j6 K$ I
1 c' J- s3 D% ]$ Y3 U+ n
21量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?! r: J3 P/ J1 T! ?
22能否研制出有效的HIV疫苗?
4 L* e0 B1 H5 }. B/ g23温室效应会使地球温度达到多高?
7 A, N O @, h24什么时间用什么能源可以替代石油?: m$ k% b7 r, X, [* \
25地球到底能负担多少人口?
9 v1 y; ]% P9 U- S26宇宙是否唯一?
; o/ i( s9 a5 R27是什么驱动宇宙膨胀?1 J5 r) M% F& z. {5 G
28第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?6 j, ?/ K; C. q/ V3 h
29超高能宇宙射线来自何处?/ k+ X2 n& m0 j/ S6 }3 P$ A% T
30是什么给类星体提供动力?( ?" I7 M; ~ f( q
31黑洞的本质是什么?# C8 r) ~$ j( O1 T( w; F
32正物质为何多于反物质?8 [9 M% P' g3 l0 z+ c4 O4 V
33质子会衰减吗?3 j) V! b3 c1 Y8 C
34重力的本质是什么?) a. n2 X6 Q7 w& O0 q& t2 N
35时间为何不同于其他维度?
; a" {+ @9 D Y6 i3 B36是否存在比夸克更小的基本粒子?$ [9 ~( R5 x( m/ Z% z+ F, l
37中微子是其自己的反粒子吗?4 p% q8 ^+ m* R0 B' ?, g
38是否有解释所有相关电子系统的统一理论? $ Y5 e. e$ Y- m3 A H" ]
9 S% I/ a7 u9 F
39人类能够制造最强的激光吗?& n( ]2 O; ?$ O }" ^* w
40能否制造完美的光学透镜?* s' t+ l/ X4 l1 L: Z
41是否可能制造出室温下的磁性半导体? K9 R. y ^9 R& N9 W6 e
42什么是高温超导性之后的成对机制?
; ^, D; s; K! e" |6 ~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?" l6 {& o7 b3 k x/ Z
44是否存在稳定的高原子量元素?
, p! [1 H' C1 V; d45固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?
& F6 q) H( I' i# f7 s46水的结构如何?
# X0 v: n8 Q. h47玻璃态物质的本质是什么?( }! V6 o5 _) V$ }% \
48是否存在合理化学合成的极限?
* e* }* c# n4 Z6 h" y49光电电池的最终效率如何?7 k2 S4 ~6 `0 m
50核聚变将最终成为未来的能源吗?; G1 F( j! `$ U" m
51驱动太阳磁周期的原因是什么?
$ R0 c' p4 B3 ~( j52行星怎样形成?1 K' ~$ b, U. E' ? C& s6 ^
53是什么引发了冰期?
2 h6 @& U$ V4 D- Y; Z. G54使地球磁场逆转的原因是什么?
' x( N L# E2 v( X$ h: e9 X1 i55是否存在有助于预报的地震先兆?/ h+ h, h8 }6 @
56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?
* N8 A( k* g* h8 M) ^9 Q! h+ |( g57自然界中手性原则的起源是什么?
1 h1 J% z) w) }# y58能否预测蛋白质折叠?4 F" T4 h2 i! H0 T: o
59人体中的蛋白质有多少存在方式?+ M. H; v% N$ e" A! J% E
60蛋白质如何发现其作用对象?5 z7 d$ I# D1 R' }9 j
61细胞死亡有多少种形式?
7 D# ^1 j' [) v* q# b! U2 L- V62是什么保持了细胞内的通行顺畅?
6 w) A' N# O' b: b5 z' {+ P63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制? k9 I+ z' `! c0 w/ G7 B0 x6 r
64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?# E- d5 a: A+ z7 ]
65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?
3 r; [4 p, N8 t! h$ P66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?
% N c- c4 c" Q67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?
/ a" A; ~0 \$ e/ ?( v/ Y3 `68新技术能使DNA测序的成本降低多少?7 F: U0 ~. H7 c2 k
69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?/ {! F5 s: j1 X* C
70除了继承突变，基因组如何改变?
) a M, V8 u8 Z, P% _71在胚胎期，不对称现象是如何确定的?
9 {, F' w9 ^" K; E" _72翼、鳍和面孔如何发育进化? w' F* U5 n7 G
73是什么引发了青春期? y" d1 B; |& w$ j
74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?
/ w. f' O Y% y5 J75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?1 P% n" m" Z& ?# F+ L0 p
76肿瘤的控制比治愈是否更容易?- e+ B+ J0 D( q8 J- y, h/ c
77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?# _% j" w5 B6 z& ~; p3 e5 y
78疯牛病会怎样发展?
% I- r% J+ N* j0 A! |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?" D/ M3 N T8 Z8 l/ \- e
80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?+ c9 `9 ~* D4 i# c3 e4 L
81为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?6 ]6 z% b( M* u, T5 U6 z
82什么与有机体的生物钟同步?
% C% }2 |, t; J83迁徙生物怎样发现其迁移路线?! @) T% u I# ?0 Z
84为什么要睡眠?7 L/ W* n! Q3 O1 q, ?
85人类为什么会做梦?3 O; S1 K) h$ G$ p
86语言学习为什么存在临界期?' F# M6 Y' L5 `2 t5 z7 |/ v) ? h
87信息素影响人类行为吗?
2 S v2 W6 x& |4 u+ c88一般麻醉剂如何发挥作用?
. P1 R" I* o& w( Q) X" ^4 A! z89导致精神分裂症的原因是什么?
7 T! U) P; d* l) I2 r90引发孤独症的原因是什么?: e' ?& C% B! b7 i
91阿兹海默症患者的生命能够延续多久?
5 v, |8 R2 }) w" L92致瘾的生物学基础是什么?
8 ]4 p' z) c6 a/ Y5 u1 A93大脑如何建立道德观念?
7 F. W; q+ O, q. Z94通过计算机进行学习的极限是什么?
/ W! z8 [& C# P95有多少个性源于遗传?
* y. T; |1 j' M0 {6 B( R; |96性别倾向的生物学根源是什么?
. k1 ]$ z. w4 m7 P6 A* Y* s7 \97生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗?
`; | ]! _; \" I98地球上有多少物种? 99什么是物种?8 Z3 X! H8 E- a
100横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生?6 q f- U* r. |; U
101谁是世界的共同祖先?
7 l- I/ P1 W9 [# D' v) k# R( ^102植物的花朵如何进化?. i! F$ C) o& l6 T, K$ x7 ~9 L; y
103植物怎样制造细胞壁?
3 Q3 `+ g! E. [5 M! S; w7 p* B104如何控制植物生长?
: S2 {3 T. I8 S) F6 u105为什么所有的植物不能免疫一切疾病?
- O" H j7 z; `1 |2 X7 l106外界压力环境下，植物的变异基础是什么?
0 V2 k3 r, W2 o3 M% @) R107是什么引起物质消失?
; R7 h9 F/ G9 b/ G2 {108能否避免物种消亡?% }2 _; t( C1 Z) Z* Z
109一些恐龙为什么如此庞大?
) K4 G2 r) e$ O! }- P110生态系统对全球变暖的反应如何? . y# {: }5 E( E2 } [* F
3 K" V4 ]9 }/ N. L, s2 l: t1 L111至今共有多少人种，他们之间有何关联?8 b9 `) N: v( Q& [( ^$ ^9 M
112是什么提升了现代人类的行为?
6 W( g% i' Q7 G, W113什么是人类文化的根源?* m! {! i1 D5 F1 T: x2 e( X
114语言和音乐演化的根源是什么?
$ s# k6 C2 G# b( r5 d# Y115什么是人种，人种如何进化?, K; M0 T" f: h& q9 e7 f5 I, ^. p
116为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞?+ T0 h9 \5 Y3 Z) K6 H" k0 I
117政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?
3 k5 J1 p' r6 [5 G+ h118政治与经济自由密切相关吗?+ e4 \3 u, l, Z$ n
119为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?
2 A5 \0 A; b+ q4 T8 _- M# f2 g120有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?
" i$ s+ R( v5 u' w* ~121霍奇闭链是代数闭链的和吗?- U* d! V* a9 d" d, I7 j: W
122数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?- ]- F/ x9 f* g2 s$ i* x* ~" w
123庞加莱实验能否确定4维空间的球?
$ J1 h0 j$ c8 J# R124黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?7 \# V- L* @7 P, y
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?
. Q& F& L) g3 E/ c( A8 t, 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)
: u1 k- l0 E& ]- r l3 c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
