全世界最前沿的125個(gè)科學(xué)問題！

虛懷若谷 2025-04-27

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在慶祝SCIENCE創(chuàng)刊125周年之際，該刊雜志社公布了125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，在今后1／4個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，人們將致力于研究解決這些問題。

這些問題大量關(guān)于地球科學(xué)、能源、宇宙領(lǐng)域。簡(jiǎn)單歸納統(tǒng)計(jì)這125個(gè)問題，其中涉及生命科學(xué)的問題占46%，關(guān)系宇宙和地球的問題占16%，與物質(zhì)科學(xué)相關(guān)的問題占14%以上，認(rèn)知科學(xué)問題占9%。

其余問題分別涉及數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、政治與經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和人口等。

這125個(gè)問題如下（前25個(gè)被認(rèn)為是最重要的問題）：

1. 宇宙由什么構(gòu)成？

2. 意識(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么？

3. 為什么人類基因會(huì)如此之少？

4. 遺傳變異與人類健康的相關(guān)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(zhǎng)多久？

7. 是什么控制著器官再生？

8. 皮膚細(xì)胞如何成為神經(jīng)細(xì)胞？

9. 單個(gè)體細(xì)胞怎樣成為整株植物？

10. 地球內(nèi)部如何運(yùn)行？

11. 地球人類在宇宙中是否獨(dú)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?cè)炀土霜?dú)特的人類？

15. 記憶如何存儲(chǔ)和恢復(fù)？

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(xué)自組織的發(fā)展程度如何?

19. 什么是傳統(tǒng)計(jì)算的極限？

20. 我們能否有選擇地切斷某些免疫反應(yīng)？

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(yīng)會(huì)使地球溫度達(dá)到多高？

24. 什么時(shí)間用什么能源可以替代石油？

25. 地球到底能負(fù)擔(dān)多少人口？

26. 宇宙是否唯一？

27. 是什么驅(qū)動(dòng)宇宙膨脹？

28. 第一顆恒星與星系何時(shí)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(dòng)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(huì)衰減嗎？

34. 重力的本質(zhì)是什么？

35. 時(shí)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(guān)電子系統(tǒng)的統(tǒng)一理論？

39. 人類能夠制造最強(qiáng)的激光嗎？

40. 能否制造完美的光學(xué)透鏡？

41. 是否可能制造出室溫下的磁性半導(dǎo)體？

42. 什么是高溫超導(dǎo)性之后的成對(duì)機(jī)制？

43. 能否發(fā)展關(guān)于湍流動(dòng)力學(xué)和顆粒材料運(yùn)動(dòng)學(xué)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(dòng)性？如果有，如何解釋？

46. 水的結(jié)構(gòu)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(xué)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(dòng)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(chǎng)逆轉(zhuǎn)的原因是什么？

55. 是否存在有助于預(yù)報(bào)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(yù)測(cè)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(duì)象

61. 細(xì)胞死亡有多少種形式？

62. 是什么保持了細(xì)胞內(nèi)的通行順暢？

63. 為什么細(xì)胞的成分可以獨(dú)立于DNA而自行復(fù)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(dāng)緊湊？

67. 基因組中的“垃圾”（“junk”）有何作用？

68. 新技術(shù)能使DNA測(cè)序的成本降低多少？

69. 器官和整個(gè)有機(jī)體如何了解停止生長(zhǎng)的時(shí)間？

70. 除了繼承突變，基因組如何改變？

71. 在胚胎期，不對(duì)稱現(xiàn)象是如何確定的？

72. 翼、鰭和面孔如何發(fā)育進(jìn)化？

73. 是什么引發(fā)了青春期？

74. 干細(xì)胞是否位于所有腫瘤的中心？

75. 腫瘤更容易通過免疫進(jìn)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(huì)怎樣發(fā)展？

79. 脊椎動(dòng)物在多大程度上依賴先天免疫系統(tǒng)來抵抗傳染??？

80. 對(duì)抗原而言，免疫記憶需要延長(zhǎng)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(jī)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(huì)做夢(mèng)?

86. 語言學(xué)習(xí)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(dǎo)致精神分裂癥的原因是什么？

90. 引發(fā)孤獨(dú)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(xué)基礎(chǔ)是什么？

93. 大腦如何建立道德觀念？

94. 通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)的極限是什么？

95. 有多少個(gè)性源于遺傳？

96. 性別傾向的生物學(xué)根源是什么？

97. 生命樹是生命之間系統(tǒng)關(guān)系最好的表達(dá)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(huì)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(jìn)化？

103. 植物怎樣制造細(xì)胞壁？

104. 如何控制植物生長(zhǎng)？

105. 為什么所有的植物不能免疫一切疾??？

106. 外界壓力環(huán)境下，植物的變異基礎(chǔ)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(duì)全球變暖的反應(yīng)如何？

111. 至今共有多少人種，他們之間有何關(guān)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(jìn)化？

116. 為什么一些國(guó)家向前發(fā)展，而有些國(guó)家的發(fā)展停滯？

117. 政府高額赤字對(duì)國(guó)家利益和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度有什么影響？

118. 政治與經(jīng)濟(jì)自由密切相關(guān)嗎？

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

120. 有沒有簡(jiǎn)單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解？

121. 霍奇閉鏈?zhǔn)谴鷶?shù)閉鏈的和嗎？

122. 數(shù)學(xué)家將會(huì)最終給出Navier-Stokes方程的解嗎？

123. 龐加萊實(shí)驗(yàn)?zāi)芊翊_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(duì)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型研究是否會(huì)停止在量子Yahg-Mills理論上？

（注：最后6個(gè)數(shù)學(xué)問題選自Clay數(shù)學(xué)研究所提出的新千年問題）

END

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來自：虛懷若谷 > 《永恒vs瞬間》

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