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日志

 
 

科学前沿的问题  

2018-07-26 18:54:57|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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该刊杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题。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。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。其中,前25个被认为是最重要的问题。这125个问题如下:

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宇宙是否唯一? 
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最好的表达方式吗? 
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的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) 
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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