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全世界最前沿的125个科学问题

2017-12-21 17:19| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 13328| 评论: 0|来自: 量子科学

摘要: Science公布了125个最具挑战性的科学问题,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。这些问题大量关于地球科学、能源、宇宙领域。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 ...

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Science公布了125个最具挑战性的科学问题,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。

这些问题大量关于地球科学、能源、宇宙领域。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。

这125个问题如下(前25个被认为是最重要的问题):

1.宇宙由什么构成?

2.意识的生物学基础是什么?

3.为什么人类基因会如此之少?

4.遗传变异与人类健康的相关程度如何?

5.物理定律能否统一?

6.人类寿命到底可以延长多久?

7.是什么控制着器官再生?

8.皮肤细胞如何成为神经细胞?

9.单个体细胞怎样成为整株植物?

10.地球内部如何运行?

11.地球人类在宇宙中是否独一无二?

12.地球生命在何处产生、如何产生?

13.什么决定了物种的多样性?

14.什么基因的改变造就了独特的人类?

15.记忆如何存储和恢复?

16.人类合作行为如何发展?

17.怎样从海量生物数据中产生大的可视图片?

18.化学自组织的发展程度如何?

19.什么是传统计算的极限?

20.我们能否有选择地切断某些免疫反应? 

21.量子不确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.温室效应会使地球温度达到多高?

24.什么时间用什么能源可以替代石油?

25.地球到底能负担多少人口?

26.宇宙是否?

27.是什么驱动宇宙膨胀?

28.第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生?

29.超高能宇宙射线来自何处?

30.是什么给类星体提供动力?

31.黑洞的本质是什么?

32.正物质为何多于反物质?

33.质子会衰减吗?

34.重力的本质是什么?

35.时间为何不同于其他维度?

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吗?

38.是否有解释所有相关电子系统的统一理论? 

39.人类能够制造最强的激光吗?

40.能否制造完美的光学透镜?

41.是否可能制造出室温下的磁性半导体?

42.什么是高温超导性之后的成对机制?

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?

44.是否存在稳定的高原子量元素?

45.固体中是否有超流动性?如果有,如何解释?

46.水的结构如何?

47.玻璃态物质的本质是什么?

48.是否存在合理化学合成的极限?

49.光电电池的最终效率如何?

50.核聚变将最终成为未来的能源吗?

51.驱动太阳磁周期的原因是什么?

52.行星怎样形成?

53.是什么引发了冰期?

54.使地球磁场逆转的原因是什么?

55.是否存在有助于预报的地震先兆?

56.太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?

57.自然界中手性原则的起源是什么?

58.能否预测蛋白质折叠?

59.人体中的蛋白质有多少存在方式?

60.蛋白质如何发现其作用对象?

61.细胞死亡有多少种形式?

62.是什么保持了细胞内的通行顺畅?

63.为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?

64.基因组中功能不同于RNA的角色是什么?

65.基因组中端粒和丝粒的作用是什么?

66.为什么一些基因组很大,另一些又相当紧凑?

67.基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?

68.新技术能使DNA测序的成本降低多少?

69.器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?

70.除了继承突变,基因组如何改变?

71.在胚胎期,不对称现象是如何确定的?

72.翼、鳍和面孔如何发育进化?

73.是什么引发了青春期?

74.干细胞是否位于所有肿瘤的中心?

75.肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?
76.肿瘤的控制比治愈是否更容易?

77.炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?

78.疯牛病会怎样发展?

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?

80.对抗原而言,免疫记忆需要延长暴露吗?

81.为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿?

82.什么与有机体的生物钟同步?

83.迁徙生物怎样发现其迁移路线?

84.为什么要睡眠?

85.人类为什么会做梦?

86.语言学习为什么存在临界期?

87.信息素影响人类行为吗?

88.一般麻醉剂如何发挥作用?

89.导致精神分裂症的原因是什么?

90.引发孤独症的原因是什么?

91.阿兹海默症患者的生命能够延续多久?

92.致瘾的生物学基础是什么?

93.大脑如何建立道德观念?

94.通过计算机进行学习的极限是什么?

95.有多少个性源于遗传?

96.性别倾向的生物学根源是什么?

97.生命树是生命之间系统关系较好的表达方式吗?

98.地球上有多少物种?

 99.什么是物种?

100.横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生?

101.谁是世界的共同祖先?

102.植物的花朵如何进化?

103.植物怎样制造细胞壁?

104.如何控制植物生长?

105.为什么所有的植物不能免疫一切疾病?

106.外界压力环境下,植物的变异基础是什么?

107.是什么引起物质消失?

108.能否避免物种消亡?

109.一些恐龙为什么如此庞大?

110.生态系统对全球变暖的反应如何? 

111.至今共有多少人种,他们之间有何关联?

112.是什么提升了现代人类的行为?

113.什么是人类文化的根源?

114.语言和音乐演化的根源是什么?

115.什么是人种,人种如何进化?

116.为什么一些国家向前发展,而有些国家的发展停滞?

117.政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响?

118.政治与经济自由密切相关吗?

119.为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败?

120.有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解?

121.霍奇闭链是代数闭链的和吗?

122.数学家将会最终给出Navier-Stokes方程的解吗?

123.庞加莱实验能否确定4维空间的球?
124.黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗?

125.对粒子物理标准模型研究是否会停止在量子Yahg-Mills理论上?

(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)

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