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Science:全世界最前沿的125個科學問題

admin
2018年5月18日 10:40 本文熱度 7913

在慶祝Science創(chuàng)刊125周年之際,Science公布了125個最具挑戰(zhàn)性的科學問題。了解前沿科學研究方向,對你或子女的成長或許有所幫助。

簡單歸納統(tǒng)計這125個問題,其中涉及生命科學的問題占46%,關系宇宙和地球的問題占16%,與物質(zhì)科學相關的問題占14%以上,認知科學問題占9%。其余問題分別涉及數(shù)學與計算機科學、政治與經(jīng)濟、能源、環(huán)境人口等。

在今后1/4個世紀的時間里,人們將致力于研究解決這些問題。其中,前25個被認為是最重要的問題。

這125個問題如下:

1、宇宙由什么構成?


2、意識的生物學基礎是什么?


3、為什么人類基因會如此之少?


4、遺傳變異與人類健康的相關程度如何?


5、物理定律能否統(tǒng)一?


6、人類壽命到底可以延長多久?


7、是什么控制著器官再生?


8、皮膚細胞如何成為神經(jīng)細胞?


9、單個體細胞怎樣成為整株植物?


10、地球內(nèi)部如何運行?


11、地球人類在宇宙中是否獨一無二?


12、地球生命在何處產(chǎn)生、如何產(chǎn)生?


13、什么決定了物種的多樣性?


14、什么基因的改變造就了獨特的人類?


15、記憶如何存儲和恢復?


16、人類合作行為如何發(fā)展?


17、怎樣從海量生物數(shù)據(jù)中產(chǎn)生大的可視圖片?


18、化學自組織的發(fā)展程度如何?


19、什么是傳統(tǒng)計算的極限?


20、我們能否有選擇地切斷某些免疫反應?


21、量子不確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、溫室效應會使地球溫度達到多高?


24、什么時間用什么能源可以替代石油?


25、地球到底能負擔多少人口?


26、宇宙是否唯一?


27、是什么驅(qū)動宇宙膨脹?


28、第一顆恒星與星系何時產(chǎn)生、怎樣產(chǎn)生?


29、超高能宇宙射線來自何處?


30、是什么給類星體提供動力?


31、黑洞的本質(zhì)是什么?


32、正物質(zhì)為何多于反物質(zhì)?


33、質(zhì)子會衰減嗎?


34、重力的本質(zhì)是什么?


35、時間為何不同于其他維度?


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嗎?


38、是否有解釋所有相關電子系統(tǒng)的統(tǒng)一理論?


39、人類能夠制造最強的激光嗎?


40、能否制造完美的光學透鏡?


41、是否可能制造出室溫下的磁性半導體?


42、什么是高溫超導性之后的成對機制?


43、能否發(fā)展關于湍流動力學和顆粒材料運動學的綜合理論?


44、是否存在穩(wěn)定的高原子量元素?


45、固體中是否有超流動性?如果有,如何解釋?


46、水的結(jié)構如何?


47、玻璃態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)是什么?


48、是否存在合理化學合成的極限?


49、光電電池的最終效率如何?


50、核聚變將最終成為未來的能源嗎?


51、驅(qū)動太陽磁周期的原因是什么?


52、行星怎樣形成?


53、是什么引發(fā)了冰期?


54、使地球磁場逆轉(zhuǎn)的原因是什么?


55、是否存在有助于預報的地震先兆?


56、太陽系的其他星球上現(xiàn)在和過去是否存在生命?


57、自然界中手性原則的起源是什么?


58、能否預測蛋白質(zhì)折疊?


59、人體中的蛋白質(zhì)有多少存在方式?


60、蛋白質(zhì)如何發(fā)現(xiàn)其作用對象?


61、細胞死亡有多少種形式?


62、是什么保持了細胞內(nèi)的通行順暢?


63、為什么細胞的成分可以獨立于DNA而自行復制?


64、基因組中功能不同于RNA的角色是什么?


65、基因組中端粒和絲粒的作用是什么?


66、為什么一些基因組很大,另一些又相當緊湊?


67、基因組中的“垃圾”(“junk”)有何作用?


68、新技術能使DNA測序的成本降低多少?


69、器官和整個有機體如何了解停止生長的時間?


70、除了繼承突變,基因組如何改變?


71、在胚胎期,不對稱現(xiàn)象是如何確定的?


72、翼、鰭和面孔如何發(fā)育進化?


73、是什么引發(fā)了青春期?


74、干細胞是否位于所有腫瘤的中心?


75、腫瘤更容易通過免疫進行控制嗎?


76、腫瘤的控制比治愈是否更容易?


77、炎癥是所有慢性疾病的主要原因嗎?


78、瘋牛病會怎樣發(fā)展?


79、脊椎動物在多大程度上依賴先天免疫系統(tǒng)來抵抗傳染病?


80、對抗原而言,免疫記憶需要延長暴露嗎?


81、為什么孕婦的免疫系統(tǒng)不拒絕其胎兒?


82、什么與有機體的生物鐘同步?


83、遷徙生物怎樣發(fā)現(xiàn)其遷移路線?


84、為什么要睡眠?


85、人類為什么會做夢?


86、語言學習為什么存在臨界期?


87、信息素影響人類行為嗎?


88、一般麻醉劑如何發(fā)揮作用?


89、導致精神分裂癥的原因是什么?


90、引發(fā)孤獨癥的原因是什么?


91、阿茲海默癥患者的生命能夠延續(xù)多久?


92、致癮的生物學基礎是什么?


93、大腦如何建立道德觀念?


94、通過計算機進行學習的極限是什么?


95、有多少個性源于遺傳?


96、性別傾向的生物學根源是什么?


97、生命樹是生命之間系統(tǒng)關系最好的表達方式嗎?


98、地球上有多少物種?


99、什么是物種?


100、橫向轉(zhuǎn)移為什么會發(fā)生在眾多的物種中以及如何發(fā)生?


101、誰是世界的共同祖先?


102、植物的花朵如何進化?


103、植物怎樣制造細胞壁?


104、如何控制植物生長?


105、為什么所有的植物不能免疫一切疾病?


106、外界壓力環(huán)境下,植物的變異基礎是什么?


107、是什么引起物質(zhì)消失?


108、能否避免物種消亡?


109、一些恐龍為什么如此龐大?


110、生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖的反應如何?


111、至今共有多少人種,他們之間有何關聯(lián)?


112、是什么提升了現(xiàn)代人類的行為?


113、什么是人類文化的根源?


114、語言和音樂演化的根源是什么?


115、什么是人種,人種如何進化?


116、為什么一些國家向前發(fā)展,而有些國家的發(fā)展停滯?


117、政府高額赤字對國家利益和經(jīng)濟增長速度有什么影響?


118、政治與經(jīng)濟自由密切相關嗎?


119、為什么改變?nèi)龉貐^(qū)貧困狀態(tài)的努力幾乎全部失敗?


120、有沒有簡單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解?


121、霍奇閉鏈是代數(shù)閉鏈的和嗎?


122、數(shù)學家將會最終給出Navier-Stokes方程的解嗎?


123、龐加萊實驗能否確定4維空間的球?


124、黎曼zeta函數(shù)的零解都有a+bi形式嗎?


125、對粒子物理標準模型研究是否會停止在量子Yahg-Mills理論上?

(注:最后6個數(shù)學問題選自Clay數(shù)學研究所提出的新千年問題)


該文章在 2018/5/18 10:40:33 編輯過
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