科学十大难题

生命科学十大难题1.How did life begin?从1953年的“鸡汤”理论，到后来的“鸡蛋”问题，再到“RNA世界”，科学家搞了几十年也没有搞清楚“生命是怎样产生的”这个最基本的问题。

现在又说什么“代谢是第一位的”。

最恼人的是，我们甚至连生命产生的准确时间都不知道。

够悲剧吧。

2.How many species are there?都说地球上的物种数是170万，谁知道到底有多少呢？现在有人就预测，仅仅昆虫就有500万种。

到底有多少，自己猜去吧。

3.Are we still evolving?达尔文早说了“物种是进化的”。

那，现在的人还在进化吗？进化的两个基石是：突变与选择。

人有突变是肯定的，天天被紫外照，有时还搞点核辐射。

选择呢？好像没有。

现在是人人都想活，谁想受自然影响甘心去死呢？好像真没“选择”。

不过希特勒搞过“选择”，到处杀犹太人。

现在似乎也有要灭别国人种的。

这难道就是我们想要的“进化”？4.Why do we sleep?我们为什么要睡觉？这个问题。

人人都睡觉。

甚至连培养的神经元都要“睡觉”。

为什么要睡觉？想过没有。

就仅仅是因为累了吗？关键是睡觉还分为不同的种类。

完全搞不懂。

5.Is intelligence inevitable?一个美女对萧伯纳说：“我们结婚吧。

生一个长得像我这样漂亮，又有你这样智力的孩子。

”萧伯纳回答说：“要是生一个我这样的相貌，而又有你这样的智力的孩子怎么办？”你说智力能不能“inevitable”?6.What is consciousness?什么是意识？反正我这脑袋是想不清楚的。

7.What is sex for?性意味着什么？性对生物有什么好处？好像生物学书上有的。

但那真的就是“truth”?那为什么还有那么多“无性”的呢？不懂。

8.Can we prevent aging?谁都知道自己会死。

同样，谁都想长寿。

为什么我们会衰老？原因很简单。

因为我们会受伤。

2021重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题发布7月28日，中国科协在第二十三届中国科协年会闭幕式上发布了10个对科学发展具有导向作用的前沿科学问题、10个对工程技术创新具有关键作用的工程技术难题，并首次发布10个对产业发展具有引领作用的产业技术问题。

一、10个前沿科学问题为：1.如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术？2.纳米尺度下高效催化反应的作用机制是什么？3.农作物基因到表型的环境调控网络是什么？4.中微子质量和宇宙物质-反物质不对称的起源是什么？5.地球以外有统一的时间规则吗？6.大脑中的记忆是如何产生和重现的？7.以新能源为主体的新型电力系统路径优化和稳定机理是什么？8.铝合金超低温变形双增效应的物理机制是什么？9.如何揭示板块运动动力机制?10.“亚洲水塔”失衡失稳对青藏高原河流水系的影响如何？二、10个工程技术难题为：1.如何高效利用农业微生物种质资源？2.如何解决三维半导体芯片中纳米结构测量难题？3.如何开发比能量倍增的全固态二次电池？4.如何发展我国自主超高分辨率立体测图卫星关键技术？5.如何利用人工智能实现医疗影像多病种识别并进行辅助诊疗？6.如何突破深远海航行装备制造与安全保障工程技术难点？7.如何创建5G+三早全周期健康管理系统？8.如何通过重要生态系统修复工程构建精准高效的生态保护网络和恢复生物多样性？9.如何构建我国生态系统碳汇扩增的技术体系？10.如何制造桌面级的微小型反应堆电池？三、10个产业技术问题为：1.如何实现面向大规模集成光芯片的精准光子集成？2.如何开发针对老龄化疾病的医用人工植入材料？3.如何开发融合软体机器人与智能影控集成技术的腔道手术机器人产品？4.如何开发大规模低能耗液氢技术和长距离绿氢储运技术？5.如何解决我国航空发动机短舱关键技术问题？6.如何突破耕地重金属的靶向快速经济安全减污技术？7.如何利用风光水加快实现“碳中和”目标？8.如何攻克漂浮式海上风电关键技术研发与工程示范难题?9.如何制备高洁净高均质超细晶高端轴承钢材料？10.如何发展与5G/6G融合的卫星互联网络通信技术？。

小学科学长难题大汇总一、物理类问题问题1：重力是什么？- 简要回答：重力是指地球或其他物体对物体的吸引力。

- 进一步解释：重力是因为物体的质量而产生的力，它使物体朝向地球的中心下落。

重力的大小取决于物体的质量和距离。

问题2：为什么水可以流动？- 简要回答：水可以流动是因为其分子之间的相互作用力。

- 进一步解释：水的分子之间存在着相互作用力，这些力使得水分子可以自由移动。

当施加外力时，水分子会因为分子间的相互作用而发生流动。

问题3：什么是潜力能？- 简要回答：潜力能是物体由于其位置而具有的能量。

- 进一步解释：物体在具有高位置时，具有潜力能。

当物体向下移动时，潜力能会转化为动能，即物体的运动能量。

二、化学类问题问题4：什么是化学反应？- 简要回答：化学反应是指物质之间发生化学变化的过程。

- 进一步解释：化学反应包括物质的分解、合成、置换等。

在化学反应中，物质的组成和性质会发生改变。

问题5：什么是酸和碱？- 简要回答：酸和碱是化学物质的两种性质。

- 进一步解释：酸具有酸性质，常呈现酸味和腐蚀性。

碱具有碱性质，常呈现碱味和具有腐蚀性。

问题6：什么是化学元素？- 简要回答：化学元素是指构成物质的基本粒子。

- 进一步解释：化学元素是由原子构成的，每个化学元素都有独特的物理和化学性质。

三、生物类问题问题7：为什么人需要呼吸？- 简要回答：人需要呼吸是为了吸取氧气并排出二氧化碳。

- 进一步解释：呼吸使人体摄取到氧气，氧气在细胞中进行呼吸作用产生能量，并排出二氧化碳等废气。

问题8：什么是食物链？- 简要回答：食物链是一系列生物彼此相互依赖的食物关系。

- 进一步解释：食物链描述了生态系统中各个生物之间通过摄食和被摄食的关系，形成了一个循环的食物关系网。

问题9：什么是生态系统？- 简要回答：生态系统是由生物和环境组成的一个相互作用的系统。

- 进一步解释：生态系统包括生物群落和它们所处的物理环境，各个生物之间相互依赖和影响，形成了一个自然生态平衡的系统。

21世纪100个科学难题以下科学攻坚难题实际上几乎全部集中于哲学的基本问题：生命的起源人的起源地球的起源宇宙的起源物质的本质精神的本质等，这些问题在两三千年前都已经在所有原生(相对于次发文明)文明的社会中被提出来了。

这个时代的提出的不同在于可借助于更先进的技术手段计算机电子望远镜分子频谱仪等在更深层次上(分子、DNA,RNA，神经细胞)、更广范围内（从宇宙到中微子）上予以穷究并且有了更完美的理论支持：复杂性思维方式，系统论与整体观等。

在以西方逻辑思维为基础的现代科学中，这个理论是新颖的，但在中国古代科学中，是一直严格自觉地运用这种思维方式来探究天道人伦，且在历法、算术、人体科学与医学、宇宙探测、建筑力学与美学、地理与生态、化学化工冶炼等等方面获得丰硕的成果,而且是不以损害人的异化与环境的负载开发为代价的情况下取得的.中国文明发展的节奏是中和,社会文明发展项度取舍的衡量标准是人们心灵上的满足.进行科学探测的主要动机是满足人的求知欲(而不是功名或物质利益或其它的欲望,奇巧淫技被持为机心为君子所不耻),并最终都须返回到道德生命这一根本上来.所以一切都是整体综合推进的,中和的,和谐的,与人的精神进化的节拍是相吻合的.现代人的精神危机在于人类的急功近利.以及被工商业竞争刺激起来膨胀变异的欲望造成的身心疾病.整个社会变革发展的节奏与人类心理适应变迁的节奏不一造成的人的异化。

资本运作与工业化大生产割裂了劳动者、生产资料、以及劳动成果之间的关系，人们失去了劳动的乐趣而沦为工具，劳动分工的琐屑细化让劳动技能成为一种谋生手段而不是一种技艺，手工劳动的被取代并没有减轻绝大多数人的劳动强度，反而剥夺了他们劳动中创造的乐趣与原本休闲健康的生活方式（从农民到工人或农民工）。

人与自然的远离与割裂造成的非平衡发展与全球生态危机.(一年前，去年的11月15日,地球上太平洋第一个国家因为地球变热,海平面上升而被迫举国迁居.)李约瑟云:欧洲人所特有的精神分裂或分裂人格只能以德模克利特的机械唯物主义或柏拉图的神学主义进行思考.可叹的是,中国的科学家们现在却仍然采用西方已经开始反思的思维模式去邯郸学步,而不知从思维方式上探索究竟,如何能够成功？现把科学界提出的100个前沿问题整理如下，希望民间思想家与自由思想家们也可就以下问题展开自己的探索。

10000个科学难题
10000个科学难题
科学技术日新月异，但总有一些科学难题依然未能解开，比如：
1. 人类究竟从何而来？
2. 究竟是什么推动了宇宙的膨胀？
3. 人类是否能够创造出可控制的黑洞？
4. 如何改变物质的核结构？
5. 究竟是什么支撑着宇宙的结构？
6. 能否找到自然界中的全部基本粒子？
7. 究竟什么支撑着物质的稳定性？
8. 为何宇宙中存在大量的暗物质？
9. 人类是否能够探索到宇宙的尽头？
10. 能否发现新的宇宙？
11. 宇宙中是否存在其他智慧生命？
12. 究竟是什么推动了物种的进化？
13. 人类是否能够让机器灵活地思考？
14. 如何掌控和探索细胞的结构和功能？
15. 究竟是什么支撑着活细胞的运行？
16. 如何改变物质的原子结构？
17. 能否改变物质的性质？
18. 究竟是什么引发了量子力学的现象？
19. 人类是否能够制造出完全机器人？
20. 能否发明出可以到达空间的时空旅行机器？
以上只是其中一小部分，而在科学界，有超过10000个未解之谜等待着科学家们去破解。

为了实现这些目标，我们必须拥有更多的知识，
更强大的技术，更丰富的想象力和更多的勇气。

让我们一起把这些难题都解开吧！。

迄今为止未解决的科学难题当我们谈论科学难题时，我们通常想到牛顿关于引力的理论、量子力学、黑洞等物理难题、定序人类基因组和解决癌症等生物学问题、还有AI的人工智能和机器学习等技术难题。

当然，这些都是科学史上辉煌的成就，但在今天，我们仍然面临许多未解决的关键问题，它们可能是历史上最具挑战性的难题，可能需要在几代科学家努力下，才能真正迎来突破。

第一大难题：宇宙暗物质在天文学和物理学领域，最为困扰人类的一个问题就是宇宙的暗物质。

根据天文学家的研究，我们现在知道宇宙中有四分之三的质量被称为“暗物质”，这种物质在通常的物理模型中是无法解释的。

暗物质不参与任何形式的电磁交互，而且不会发出可见的光，它们的存在仅仅能通过它们给其他星球施加引力的信号来证明。

我们珍贵的观测和计算技术已经帮助我们发现了大约27%的“可见”物质和一些大的组成星系，但所有的这些组成只有宇宙质量的不到5%。

当我们发现这些迷人的发现时，我们认为它们应该是圆满的宏伟宇宙形成中的关键部门，但长途旅行研究的过程中，人类始终未能理解暗物质的物理本质，这成为宇宙学中最具挑战性的未解决问题之一。

第二大难题：量子计算量子计算使用量子位分子而非传统位分子进行计算，它是一种比传统计算要快得多的计算机，可以用于完成那些传统计算机无法执行或非常困难的任务。

这些任务通常涉及到需要对许多隐藏的值进行操作的计算。

例如，密码学系统的解密和加密就被证明可以由量子计算机更加容易实现。

但是，制造一个“真正”的可执行量子计算机是相当困难的。

这是因为单个量子位分子会在观测过程中被摧毁，因此要采取一些特殊的措施，以保持计算的精度和完整性。

第三大难题：生命的起源科学家们使用化学和物理实验来研究生命系统的起源和演化，但迄今为止，我们仍没有完全理解如何从无机化合物发展到单体分子，再到有机体和复杂的有机体如细胞、器官和系统。

最重要的问题之一是，当有机分子在环境中产生时，它们如何组合形成更长的碳链并处理能量和信息，以形成生命体的关键部总——细胞。

21世纪科技10大难题粒子物理学的两个谜在当代的粒子物理学中有两个谜：一是对称破缺，二是看不见的夸克。

目前我们了解的理论，如量子色动力学、爱因斯坦的普遍相对论，都是来源于对称的。

可是在我们的宇宙里，还有不少东西不守恒，这就很奇怪。

我们的很多理论是根据对称产生的，可是为什么我们的世界又是不对称的？这表明现有的全部知识是很不全面的，一定另外还有一个力。

这个力是推翻对称的。

这个力是什么，我们不了解，它的存在是关于粒子物理学的第一个谜。

现在我们认为，很可能真空在里面起作用，真空有很复杂的性质。

如果我们了解了对称性的来源，很可能就可以了解质量的来源，包括暗物质。

第二个谜即是看不见的夸克。

我们知道，所有的物质都由两类基本粒子组成，一类是夸克，一类是轻子。

我们现在已经发现有6种夸克和6种轻子。

我们有充分的实验证据表明，夸克是存在的，我们知道其质量不大，但就是看不见。

所以，为什么一切强作用的物质都是由夸克构成，而夸克却看不见，这是一个很奇怪的事。

生物学难题：生命是怎样开始的？1922年，苏联生化学家亚历山大·奥巴林提出一个著名的假说：生命来自闪电。

太阳和地球自身的放射性能量作用于大气层中的无机分子，使之变成有机分子；它们在地球湖泊、海洋提供的“原始汤”中“定居”，发展成为原始的生命。

1950年，美国芝加哥大学第一次用实验来验证奥巴林假说。

他们模拟“原始汤”，在水中加进甲烷、氨等分子，加热并通以电火花。

一个星期之后，甲烷中有5％的碳变成了氨基酸分子，而氨基酸正是构成生物蛋白质的基本单位。

此后，科学家进行了许多类似的实验，不仅从无机物中得到了各种氨基酸，而且得到了核苷酸、磷脂等构成生命的重要有机分子。

这样，生命起源第一步——化学无机分子怎样变成有机分子基本上搞清楚了。

然而更困难的是第二步——有机分子怎样组成具有生物繁殖能力的细胞？美国迈阿密大学生化学家福克斯对此进行了研究。

他相信，细胞起源于一种由类蛋白组成的微球体。

科学无法解释世界十大未解之谜1. 宇宙的起源宇宙的起源是一个无法被解释的谜团。

一些科学家认为，宇宙源于大爆炸，但是并没有证据能够支持这一理论。

另一些科学家则认为，宇宙是无限存在的，没有开始也没有结束。

无论哪种原因，我们目前还没有办法找到确凿的证据加以解释。

2. 人类的意识和自我人类的意识和自我是一个非常复杂而难以解释的问题。

我们无法解释为什么在我们的大脑中产生了这些东西，或者我们如何理解和感知事物。

这仍然是科学研究的一个重要问题。

3. 黑暗物质和暗能量黑暗物质和暗能量是宇宙中的神秘力量。

科学家仍在研究这些力量的性质和作用，但尚未找到确凿的证据。

这些力量似乎是构成宇宙的大部分物质和能量，但我们还不清楚它们的本质。

4. 人类的起源人类的起源是一个一直以来都引起争议的话题。

我们知道人类是属于灵长类，但我们不知道我们是如何演化出来的，以及我们从何处来。

我们的祖先是谁，我们的基因是如何发展的，这些问题都还没有得到完全的答案。

5. 宇宙的多重维度科学家们认为，宇宙可能存在多个维度，但我们却无法证明它们。

这些维度可能存在于我们的世界之外，超越我们人类的理解力。

有些科学家认为宇宙在多个维度上运转，我们的意识和自我就是从这些维度中涌现出来的。

6. 生命的起源生命的起源一直以来都是一个科学难题。

我们不知道生命是如何在无机物质上产生的，或者是如何从地球的原始环境中演化出来的。

这是一个非常困难的问题，因为我们无法重现晚期地球的环境。

7. 恒星的形成恒星的形成一直以来都是一个科学谜团。

我们知道恒星是什么样子的，但我们不知道它们是如何形成的。

当前的观点是，恒星是由气体和尘埃云聚集在一起而形成的。

但这个过程的具体细节还不清楚。

8. 宇宙的终结宇宙的终结是一个恼人的问题。

我们知道宇宙将在某个时候结束，但我们不知道这个时刻将会是什么时候，或者会以什么方式结束。

有些科学家认为宇宙将在某个时间点通过大收缩而结束，有些人则认为它将因为永恒膨胀而无限延续。

21世纪100个科学难题1、对深层物质结构的探索（黄涛）2、协调相对论和量子论的困难（董光璧）3、引力波探测（胡恩科）4、质子自旋"危机"及其实验探索（孙祖训）5、力学的世纪难题--湍流（周恒）6、金属微粒中的量子尺寸效应和超导电性（金铎徐力方）7、高温超导电性（张裕恒）8、固体的破坏（白以龙）9、宇宙结构的形成与星系的起源 (马 (马耳）)10、太阳中微子之谜 (彭秋和)11、活动星系核的能源和演化 (周又元)12、星际分子云和恒星的形成 (杨戟)13、宇宙常数问题 (俞允强)14、太阳活动的起源 (汪景琇)15、磁元的争辩 (艾国祥邓元勇)16、黑洞的证认 (卢炬甫)17、宇宙论中的暗物质问题 (何祚庥)18、地外文明与太空移居 (卞毓麟)19、寻找地外理性生命 (南仁东)20、星系演化的途径 (邹振隆)21、最终解决人类能源问题的课题 (霍裕平)22、未来的空间太阳能发电 (徐建中陈焕倬张世铮)23、太阳风的起源及其加速机制 (涂传诒)24、日冕加热和太阳风加速 (胡友秋)25、表面张力梯度驱动对流（胡文瑞）26、磁层亚暴和磁暴的整体过程 (刘振兴濮祖荫沈超) 27、富勒烯化学 (顾镇南施祖进)28、单原子识别与分子设计和合成 (白春礼王琛)29、室温有机超导体 (朱道本)30、催化的高选择性合成 (王东)31、原子簇物质 (孔繁敖)32、非线性光学聚合物实用化的若干问题 (叶成)33、分子工程学 (郭国霖桂琳琳唐有祺)34、分子元件的单原子加工和自组装 (朱清时)35、可持续发展对化学的挑战 (朱清时)36、地球科学中的非线性和复杂性 (刘式达)37、地球构造运动驱动机制的反演 (王仁)38、人类对全球环境变化影响的预测（符宗斌）39、气候系统动力学（黄荣辉）40、自然控制论 (曾庆存)41、地震成因与地球内部流体（徐常芳刘若新）42、地球的自转运动及其与地球各圈层的相互作用 (叶叔华郑大伟)43、现今岩石圈构造解析中的若干难题 (马宗晋杜品仁)44、生物多样性保护 (马克平)45、细胞凋亡 (赵永同)46、生物学的理论大综合：遗传、发育和进化的统一（王亚辉）47、分子识别、化学信息学和化学反应智能化问题（宋心琦周金渭周福添）48、人能否在地球以外长期生存（魏金河）49、脑神经系统动力学（裴留庆）50、生命、人的思维、意识、目的等的物理学基础 (徐京华)51、探索生命的遗传语言 (彭守礼)52、疯牛病--中心法则--Affinsen原理（丁达夫）53、分子进化的驱动力与分子进化理论（张亚平）54、脑的计算模型能带我们走多远（顾凡及）55、如何控制化学反应的方向（反应通道）（朱起鹤）56、未来的认知神经科学能否给意识以新的解释（沈政）57、地球演化的统一理论："两均论"与"两非论" （欧阳自远张福勤）58、有机体信息系统的演化在物种生存、适应过程中的作用（马原野）59、脑的选择性自适应（郭爱克）60、脑与行为的自组织（周昌乐）61、思维与职能的本质（冯嘉礼）62、人脑如何组织其信息存储（黄秉宪）63、脑与免疫功能（范少光）64、生命起源、细胞的起源和进化研究（李靖炎）65、生命的起源与蛋白质（刘次全）66、RNA与生命起源（张静）67、注意的脑机制（吴新年）68、智力的起源（赵南元）69、细胞如何调控基因组的有序活动（郝水）70、人脑是怎样认知外界视觉世界的（寿天德）71、重力的植物细胞生理学的问题（刘承宪）72、中心法则的空白--从新生肽到蛋白质（王志珍）73、"JUNK"DNA有什么功能（陈润生）74、统一医学（李福利）75、意识和思维动力学（李福利）76、人类疾病与基因（方福德）77、生命起源中的对称性破缺（王文清）78、精神与免疫（林文娟）79、改善老年性认知功能障碍的心理药物学策略（管林初）80、解析全套细胞蛋白质结构与功能，展现生命活动全景（王大成）81、心思的神经生物学机理（万选才）82、细胞三维生长和组织培养（陶祖莱）83、重返海洋（周百成）84、客观世界的自组织（姜璐）85、全信息理论与高等智能（钟义信）86、关于"意识"问题（王云九）87、植物光合作用吸、传、转能的分子机理及其调控（匡廷云）88、系统科学的困惑（苗东升）89、复杂经济系统的演化分析（方福康）90、路径积分（严加安）91、朗兰兹纲领（冯克勤）92、球堆积问题（宗传明）93、相变的数学理论（陈木法）94、P-NP问题（堵丁柱）95、超级计算理论（唐志敏夏培肃）96、庞加莱猜想及低维拓扑（周青）97、黎曼猜想（胡作玄）98、中华民族及现代人类的起源（莫鑫泉）99、人类基因组研究中的社会学、伦理学和法律问题（倪慧芳刘次全）100、物质和精神的关系问题（董光壁）。

科学⼗⼤难题宇宙是由什么构成的？近⼗年来，科学家已经发现构成恒星、⾏星甚⾄⼈体的基本物质只占整个宇宙中所有物质的百分之五。

其它的则属于科学家们刚刚才了解到的暗物质和暗能量。

那么暗物质是由什么构成的，它存在于何处？⽽什么⼜是暗能量？研究者希望能找到答案。

意识的⽣物基础是什么？早在17世纪，法国哲学家兼数学家勒奈·笛卡尔就指出思想和⾝体是完全分离的。

之后，其他哲学家对意识⾃然属性看发就⼀直存在争论。

今天的科学家则指出意识是来⾃⼤脑内部的神经细胞组织极其特性。

并以此观点来对笛卡尔观点提出挑战。

⽽分解这些特性和过程的实验性⼯作⽬前才刚刚开始。

格雷格·⽶勒在《科学》杂志的这期特刊上写道：“即便如果实验的结果不能为意识是如何从神经细胞的⼀⽚混乱中产⽣提供更深⼊的认识，它也能为此问题的下⼀轮提供参考。

”⼈类的寿命到底能延长到多长？如前，在对酵母、蠕⾍以及⽼⿏进⾏寿命延长实验使⼀些科学家相信⼈类很快就能够很容易地超越⽬前100多岁的寿命记录。

⽽另⼀些科学家则认为⼈类寿命有可能更为有限。

珍妮弗·寇瑞恩在《科学》上所发表的⼀篇相关⽂章中指出，⽆论延长还是有限，⼈类寿命能够得到延长的可能性“可能会带来深远的社会效应”。

地球内部是如何活动的？⾰命性的⼤陆板块漂移学说——即认为地壳是有不同的板块构成的，板块的相互作⽤形成了⽬前的地表形态——所涉及的深度并不够深。

⾥查德·A·克尔写道：“剩下的还有6300公⾥厚的岩⽯以及构造板快下⾯的铁元素，它们的搅动推动着我们这颗⾏星的热能发动机内部的⼯作。

”随科学家不断采⽤更先进的设备对地球内部进⾏探索，研究者已经发现地球地壳下⾯的这台发动机是如此吸引⼈且复杂。

先进的地震成像技术、对矿物质的研究以及⽤电脑模拟的⽅法将有可能为研究地球内部轰鸣声提供线索。

我们在宇宙中是孤独的吗？对于这个问题，从数学⼏率上得到的答案是否定的：在我们居住的银河系有数千亿颗横⾏，在宇宙中有数百亿个星云。