Science雜志提出的125個天問

Science雜志提出的125個重要科學(xué)問題

2005年7月1日美國《科學(xué)》周刊309卷第5731期25個問題美國《科學(xué)》雜志編委會在將于7月1日出版的新一期雜志上提出125個“天問”，也就是目前挑戰(zhàn)全球科學(xué)界的重要根底性問題?！犊茖W(xué)》雜志編委會說，其中25個問題最為醒目，也有望不久得到解決。

這25個問題涉及的范圍從宇宙構(gòu)成、地球演化、生命興起直到人類自身。物理領(lǐng)域的問題包括：宇宙的構(gòu)成究竟如何？描述世界的物理理論能否統(tǒng)一？量子不確定性和非定域性背后，是否有更深刻的理論？地球內(nèi)部的活動機理如何？而化學(xué)領(lǐng)域的問題是：“自我組合”物質(zhì)的化學(xué)能開展到什么程度？

有幾個問題涉及當前全人類面臨的挑戰(zhàn)。比方：能否研制出有效的艾滋病疫苗？溫室效應(yīng)會將地球加熱到什么程度？什么能源、到什么時候能取代石油？地球能容納人口的上限是多少？還有問題涉及信息學(xué)和醫(yī)學(xué)：傳統(tǒng)計算機的極限在哪里？我們能否選擇性地“關(guān)閉”某些免疫反響？

在125個問題中，關(guān)于生命科學(xué)領(lǐng)域的問題最多。比方：人類意識的生理根底是什么？為什么人類的基因只有大約2．5萬個，遠少于早先的預(yù)期？基因變異和人類健康的聯(lián)系有多緊密？人類的壽命能延長到多久？什么在控制器官再生？皮膚細胞如何能變成神經(jīng)細胞？一個胚細胞如何變成整株植物？人類是否是宇宙中唯一的智慧生命？

又比方：地球上的生命何時、何地開始興起？什么在決定物種多樣性？是什么基因變異使人類和其他靈長動物區(qū)分開來？記憶是如何存儲和恢復(fù)的？人類的合作行為是如何演化來的？如何將海量的生物信息數(shù)據(jù)綜合成生命活動的圖景？

今年是《科學(xué)》雜志創(chuàng)刊125周年。這125年中，這份由大創(chuàng)造家愛迪生創(chuàng)辦的雜志成為世界最著名的科學(xué)刊物之一。因此，由各領(lǐng)域?qū)＜医M成的雜志編委會特地挑選了125個科學(xué)“大問題”作為紀念。

《科學(xué)》雜志總編唐納德·肯尼迪在一份聲明中強調(diào)，這些“大問題”中有一些可能永遠得不到答案，但它們指明了科學(xué)家們前進的方向，而解決這些問題的努力也將豐富人類的知識。

1-101.宇宙是由什么構(gòu)成？

2.意識的生物學(xué)根底是什么？

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(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？

11-20

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(fù)？

16.人類合作行為如何開展？

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)自組織的開展程度如何？

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響？

21-3021.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HTV疫苗？

23.溫室效應(yīng)會使地球溫度到達多高？

24.什么時間用什么能源可以替代石油？

25.地球到底能負擔(dān)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？

31-4031.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根本粒子？

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.人類能夠制造最強的激光嗎？

40.能否制造完美的光學(xué)透鏡？

41-5041.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)性之后的成對機制？

43.能否開展關(guān)于湍流動力學(xué)和顆粒材料運動學(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？

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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(yù)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.自然界中手性原那么的起源是什么？

58.能否預(yù)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？

61-70

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(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，另一些又相當緊湊？

67.基因組中的“垃圾”〔“junk”〕有何作用？

68.新技術(shù)能使RNA測序的本錢降低多少？

69.器官核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？

71-80

71.在胚胎期，不對稱現(xiàn)象是如何確定的？

72.翼、鰭核面孔如何發(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.瘋牛病會怎樣開展？

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??？

80.對抗原而言，免疫記憶需要延長暴露嗎？

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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(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)孤獨癥的原因是什么？

91-10091.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)根底是什么？

93.大腦如何建立道德觀念？

94.通過計算機進行學(xué)習(xí)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(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？

101-110101.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??？

106.外界壓力環(huán)境下，植物的變異根底是什么？

107.是什么引起物質(zhì)消失？

108.能否防止物種消亡？

109.一些恐龍為什么如此龐大？

110.生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖的反響如何？

111-120111.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，人種如何進化？

116.為什么一些國家向前開展，而有些國家的開展停滯？

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)濟自有密切相關(guān)嗎？

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

120.有沒有簡單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解？

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121.霍奇閉鏈是代數(shù)閉鏈的和嗎？

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

123.龐加萊實驗?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.對粒子物理標準模型的研究是否會停止在量子Yang-Mills理論上？翻譯作業(yè)大家可以從該期雜志中任選一個與生命科學(xué)相關(guān)的問題進行翻譯。要求：準確、生動、專業(yè)