125个最具挑战性的科学问题

在庆祝SCIENCE创刊125周年之际，该刊杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题，发表在7月1日出版的专辑上。在今后14个世纪的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。这125个问题如下（前25个被认为是最重要的问题）：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?39404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081人类能够制造最强的激光吗?能否制造完美的光学透镜?是否可能制造出室温下的磁性半导体?什么是高温超导性之后的成对机制?能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?水的结构如何?玻璃态物质的本质是什么?是否存在合理化学合成的极限?光电电池的最终效率如何?核聚变将最终成为未来的能源吗?驱动太阳磁周期的原因是什么?行星怎样形成?是什么引发了冰期?使地球磁场逆转的原因是什么?是否存在有助于预报的地震先兆?太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?自然界中手性原则的起源是什么?能否预测蛋白质折叠?人体中的蛋白质有多少存在方式?蛋白质如何发现其作用对象?细胞死亡有多少种形式?是什么保持了细胞内的通行顺畅?为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制？基因组中功能不同于RNA的角色是什么？基因组中端粒和丝粒的作用是什么？为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑？基因组中的“垃圾”（“junk”）有何作用？新技术能使DNA测序的成本降低多少？器官和整个有机体如何了解停止生长的时间？除了继承突变，基因组如何改变？在胚胎期，不对称现象是如何确定的？翼、鳍和面孔如何发育进化？是什么引发了青春期？干细胞是否位于所有肿瘤的中心？肿瘤更容易通过免疫进行控制吗？肿瘤的控制比治愈是否更容易？炎症是所有慢性疾病的主要原因吗？疯牛病会怎样发展？脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病？对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗？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?