Science公布125個科學前沿問題：人類壽命到底可以延長多久？炎症是所有慢性疾病的主要原因嗎？為什麼要睡眠？為什麼會做夢？

國家自然科學基金委副主任、中國疾病預防控制中心主任、《科學通報》主編高福指出，問題意識是科學家的基本素質, 問題導向也一直是科學家立項選題的根本所在。今天，當我們遭遇各種「卡脖子」「卡腦袋」問題的時候，特別需要強化問題導向、目標導向。

近期，Science公布了125個最具挑戰性的科學問題，在今後25年里，人們將致力於研究解決這些問題。

其中涉及生命科學的問題佔46%，關係宇宙和地球的問題佔16%，與物質科學相關的問題佔14%以上，認知科學問題佔9%。其餘問題分別涉及數學與計算機科學、政治與經濟、能源、環境和人口等。

這125個問題如下（前25個被認為是最重要的問題）：

1.宇宙由什麼構成？

2.意識的生物學基礎是什麼？

3.為什麼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.物理定律能否統一？

6.人類壽命到底可以延長多久？

7.是什麼控制著器官再生？

8.皮膚細胞如何成為神經細胞？

9.單個體細胞怎樣成為整株植物？

10.地球內部如何運行？

11.地球人類在宇宙中是否獨一無二？

12.地球生命在何處產生、如何產生？

13.什麼決定了物種的多樣性？

14.什麼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展？

17.怎樣從海量生物數據中產生大的可視圖片？

18.化學自組織的發展程度如何？

19.什麼是傳統計算的極限？

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後是否有更深刻的原理？

22.能否研製出有效的HIV疫苗？

23.溫室效應會使地球溫度達到多高？

24.什麼時間用什麼能源可以替代石油？

25.地球到底能負擔多少人口？

26.宇宙是否唯一？

27.是什麼驅動宇宙膨脹？

28.第一顆恆星與星系何時產生、怎樣產生？

29.超高能宇宙射線來自何處？

30.是什麼給類星體提供動力？

31.黑洞的本質是什麼？

32.正物質為何多於反物質？

33.質子會衰減嗎？

34.重力的本質是什麼？

35.時間為何不同於其他維度？

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的統一理論？

39.人類能夠製造最強的激光嗎？

40.能否製造完美的光學透鏡？

41.是否可能製造出室溫下的磁性半導體？

42.什麼是高溫超導性之後的成對機制？

43.能否發展關於湍流動力學和顆粒材料運動學的綜合理論？

44.是否存在穩定的高原子量元素？

45.固體中是否有超流動性？如果有，如何解釋？

46.水的結構如何？

47.玻璃態物質的本質是什麼？

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.驅動太陽磁周期的原因是什麼？

52.行星怎樣形成？

53.是什麼引發了冰期？

54.使地球磁場逆轉的原因是什麼？

55.是否存在有助於預報的地震先兆？

56.太陽系的其他星球上現在和過去是否存在生命？

57.自然界中手性原則的起源是什麼？

58.能否預測蛋白質摺疊？

59.人體中的蛋白質有多少存在方式？

60.蛋白質如何發現其作用對象？

61.細胞死亡有多少種形式？

62.是什麼保持了細胞內的通行順暢？

63.為什麼細胞的成分可以獨立於DNA而自行複製？

64.基因組中功能不同於RNA的角色是什麼？

65.基因組中端粒和絲粒的作用是什麼？

66.為什麼一些基因組很大，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，不對稱現象是如何確定的？

72.翼、鰭和面孔如何發育進化？

73.是什麼引發了青春期？

74.幹細胞是否位於所有腫瘤的中心？

75.腫瘤更容易通過免疫進行控制嗎？

76.腫瘤的控制比治癒是否更容易？

77.炎症是所有慢性疾病的主要原因嗎？

78.瘋牛病會怎樣發展？

79.脊椎動物在多大程度上依賴先天免疫系統來抵抗傳染病？

80.對抗原而言，免疫記憶需要延長暴露嗎？

81.為什麼孕婦的免疫系統不拒絕其胎兒？

82.什麼與有機體的生物鐘同步？

83.遷徙生物怎樣發現其遷移路線？

84.為什麼要睡眠？

85.人類為什麼會做夢？

86.語言學習為什麼存在臨界期？

87.信息素影響人類行為嗎？

88.一般麻醉劑如何發揮作用？

89.導致精神分裂症的原因是什麼？

90.引發孤獨症的原因是什麼？

91.阿茲海默症患者的生命能夠延續多久？

92.致癮的生物學基礎是什麼？

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麼？

95.有多少個性源於遺傳？

96.性別傾向的生物學根源是什麼？

97.生命樹是生命之間系統關係最好的表達方式嗎？

98.地球上有多少物種？

99.什麼是物種？

100.橫向轉移為什麼會發生在眾多的物種中以及如何發生？

101.誰是世界的共同祖先？

102.植物的花朵如何進化？

103.植物怎樣製造細胞壁？

104.如何控制植物生長？

105.為什麼所有的植物不能免疫一切疾病？

106.外界壓力環境下，植物的變異基礎是什麼？

107.是什麼引起物質消失？

108.能否避免物種消亡？

109.一些恐龍為什麼如此龐大？

110.生態系統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？

112.是什麼提升了現代人類的行為？

113.什麼是人類文化的根源？

114.語言和音樂演化的根源是什麼？

115.什麼是人種，人種如何進化？

116.為什麼一些國家向前發展，而有些國家的發展停滯？

117.政府高額赤字對國家利益和經濟增長速度有什麼影響？

118.政治與經濟自由密切相關嗎？

119.為什麼改變撒哈拉地區貧困狀態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.霍奇閉鏈是代數閉鏈的和嗎？

122.數學家將會最終給出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Yahg-Mills理論上？

註：最後6個數學問題選自Clay數學研究所提出的新千年問題

來源：《Science》

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