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新的125个科学问题

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新的125个科学问题

2005年，在庆祝创刊125周年之际，Science公布了125个最具挑战性的科学问题，对指引近十几年的科学发展产生积极影响。

16年之后的2021年，随着科学的不断突破，许多问题得到一定程度的解答，一些问题也更加深入。彼时，上海交通大学携手Science杂志发布了“新125个科学问题”——《125个科学问题：探索与发现》。

此次发布的问题包括数学、化学、医学与健康、生命科学、天文学、物理学、信息科学、工程与材料科学、神经科学、生态学、能源科学与人工智能等领域。除了“物质的起源是什么”“黎曼猜想是真的吗”“地球上有多少物种”等科学家始终在追问的问题，还有一些有趣的问题也将带来面向人类未来的科学探究，例如：为什么我们会坠入爱河？人类有一天会不得不离开地球吗？人类为什么会对猫狗如此着迷？

此次科学问题征集结合国际前沿、全球共需、科学发展，聚焦前瞻重大科学问题，面向科学家、学生、社会征集。世界顶尖科学家协会也发挥资源优势，邀请诺贝尔奖、沃尔夫奖、拉斯克奖、图灵奖、麦克阿瑟天才奖等世界“最强大脑”共同参与，共同讨论人类当前与未来面对的科学问题。

SJTU & Science 125个科学问题

Mathematical Sciences 数学

1. What makes prime numbers so special?

1.什么使素数如此特别？

2. Will the Navier–Stokes problem ever be solved?

2.纳维尔-斯托克斯问题会得到解决吗？

3. Is the Riemann hypothesis true?

3.黎曼猜想是真的吗？

Chemistry

1. Are there more color pigments to discover?

1.还有更多色彩元素可发现吗？

2. Will the periodic table ever be complete?

2.元素周期表会完整吗？

3. How can we measure interface phenomena on the

microscopic level?

3.如何在微观层面测量界面现象？

4. What is the future for energy storage？

4.能量存储的未来是怎样的？

5. Why does life require chirality?

5.为什么生命需要手性？

6. How can we better manage the world's plastic waste?

6.我们如何更好地管理世界上的塑料废物？ 7. Will AI redefine the future of chemistry?

7.AI会重新定义化学的未来吗？

8. How can matter be programmed into living materials?

8.物质如何被编码而成为生命材料？

9. What drives reproduction in living systems?

9.是什么驱动生命系统的复制？

Medicine & Health

医学与健康

1. Can we predict the next pandemic?

1.我们可以预测下一次流行病吗？

2. Will we ever find a cure for the common cold?

2.我们会找到治疗感冒的方法吗？

3. Can we design and manufacture medicines customized for

individual people?

3.我们可以设计和制造出为个人定制的药物吗？

4. Can a human tissue or organ be fully regenerated?

4.人体组织或器官可以完全再生吗？

5. How is immune homeostasis maintained and regulated?

5.如何维持和调节免疫稳态？

6. Is there a scientific basis to the Meridian System in

traditional Chinese medicine? 6.中医的经络系统有科学依据吗？

7. How will the next generation of vaccines be made?

7.下一代疫苗将如何生产？

8. Can we ever overcome antibiotic resistance?

8.我们能否克服抗生素耐药性？

9. What is the etiology of autism?

9.自闭症的病因是什么？

10. What role does our microbiome play in health and

disease?

10.我们的微生物组在健康和疾病中扮演什么角色？

11. Can xenotransplantation solve the shortage of donor

organs?

11.异种移植能否解决供体器官的短缺问题？

Biology

生命科学

1. What could help conservation of the oceans?

1.什么可以帮助保护海洋？

2. Can we stop ourselves from aging?

2.我们可以阻止自己衰老吗？

3. Why can only some cells become other cells?

3.为什么只有一些细胞会变成其他细胞？ 4. Why are some genomes so big and others very small?

4.为什么有些基因组非常大而另一些却很小？

5. Will it be possible to cure all cancers?

5.有可能治愈所有癌症吗？

6. What genes make us uniquely human?

6.哪些基因使我们人类与众不同？

7. How do migratory animals know where they're going?

7.迁徙动物如何知道它们要去哪里？

8. How many species are there on Earth?

8.地球上有多少物种？

9. How do organisms evolve?

9.有机体是如何进化的？

10. Why did dinosaurs grow to be so big?

10.为什么恐龙长得如此之大？

11. Did ancient humans interbreed with other human-like

ancestors?

11.远古人类是否曾与其他类人祖先杂交？

12. Why do humans get so attached to dogs and cats?

12.人类为什么会对猫狗如此着迷？

13. Will the world's population keep growing indefinitely?

13.世界人口会无限增长吗？

14. Why do we stop growing? 14.我们为什么会停止生长？

15. Is de-extinction possible?

15.能否复活灭绝生物？

16. Can humans hibernate?

16.人类可以冬眠吗？

17. Where do human emotions originate?

17.人类的情感源于何处？

18. Will humans look physically different in the future?

18.未来人类的外貌会有所不同吗？

19. Why were there species explosions and mass extinction?

19.为什么会发生物种大爆发和大灭绝？

20. How might genome editing be used to cure disease?

20.基因组编辑将如何用于治疗疾病？

21. Can a cell be artificially synthesized?

21.可以人工合成细胞吗？

22. How are biomolecules organized in cells to function

orderly and effectively?

22.细胞内的生物分子是如何组织从而有序有效发挥作用的？

Astronomy

天文学

1. How many dimensions are there in space? 1.空间中有多少个维度？

2. What is the shape of the universe?

2.宇宙的形状是怎样的？

3. Where did the big bang start?

3.大爆炸从何处开始？

4. Why don't the orbits of planets decay and cause them to

crash into each other?

4.为什么行星的轨道不衰减并导致它们相互碰撞？

5. When will the universe die? Will it continue to expand?

5.宇宙何时消亡？它会继续膨胀吗？

6. Is it possible to live permanently on another planet?

6.我们有可能在另一个星球上长期居住吗？

7. Why do black holes exist?

7.为什么存在黑洞？

8. What is the universe made of?

8.宇宙是由什么构成的？

9. Are we alone in the universe?

9.我们是宇宙中唯一的生命体吗？

10. What is the origin of cosmic rays?

10.宇宙射线的起源是什么？

11. What is the origin of mass?

11.物质的起源是什么？

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science 125个科学问题

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科学问题一：什么是黑洞？

黑洞是宇宙中一种非常特殊的天体，它拥有极强的引力，连光都无法逃离其吸引力范围。黑洞具有无穷大的密度和无限小的体积，它可以吞噬周围的物质，将其压缩成极为奇特的状态。

科学问题二：为什么黑洞看起来是黑色的？

黑洞之所以被称为黑洞，是因为它吸收了光线，不会反射或发射出任何可见光。由于黑洞的引力非常强大，光线进入黑洞后会被彻底吸收，因此从外部观察，黑洞看起来是完全黑色的。

科学问题三：黑洞是如何形成的？

黑洞的形成通常是由恒星坍缩而成。当一个恒星燃尽了全部的核燃料，核聚变停止，恒星内部的压力无法抵抗引力，恒星开始坍缩。如果恒星质量足够大，坍缩将会形成黑洞。

科学问题四：什么是量子力学？

量子力学是描述微观粒子行为的物理学理论。它与经典力学不同，经典力学是描述宏观物体的运动规律，而量子力学则适用于微观粒子，如原子、分子和粒子等。量子力学的研究主要涉及到波粒二象性、不确定性原理等概念。

科学问题五：为什么量子力学如此奇特？

量子力学的奇特之处在于其不确定性原理和波粒二象性。不确定性原理指出，在某些情况下，无法同时准确测量粒子的位置和动量，只能得到它们的概率分布。波粒二象性则表示微观粒子既可以表现出波动性质，又可以表现出粒子性质。

科学问题六：为什么地球会产生磁场？

地球产生磁场是由于其外核中的熔融金属流动所导致的。地球的外核主要由铁和镍组成，当这些金属在地球内部运动时，会产生电流，形成一个类似螺线管的结构，从而产生磁场。

科学问题七：为什么月亮有月相变化？

月亮的月相变化是由于月球绕地球运动的结果。由于月球的位置不同，太阳照射到月球的角度也不同，因此我们在地球上看到的月亮形状也不同。这就是月相的变化。

科学问题八：什么是相对论？

相对论是由爱因斯坦提出的物理学理论，它描述了物体在高速运动或强引力场中的行为。相对论包括狭义相对论和广义相对论两个部分，狭义相对论主要描述了高速运动的物体的行为，广义相对论则适用于强引力场下的物体。

science发布的最前沿的125个科学问题

science发布的最前沿的125个科学问题

science发布的最前沿的125个科学问题

科学是人类探索自然世界的一门知识体系，旨在解答人们对宇宙、生命、物质和能量的基本疑问。而作为科学的基础，科学问题就是科学家们在研究中提出的未解之谜，是推动科学进步的关键。在这篇文章中，我将介绍科学发布的最前沿的125个科学问题。

下面是其中一部分世界上最有潜力的科学问题：

1.宇宙的起源是什么？是一次大爆炸还是其他什么事件？

2.宇宙中的黑暗物质是什么？它的存在对宇宙演化有什么影响？

3.宇宙中的黑暗能量是什么？它是如何驱使宇宙膨胀的？

4.引力波的存在意味着什么？它们能否揭示宇宙的基本规律？

5.宇宙中是否存在其他智慧生命体？我们如何与它们进行沟通？

6.生命是如何起源的？是地球上的化学反应还是其他更加奇特的过程？ 7.地球上的生命是如何适应极端环境的？各种极端环境有何共同之处？

8.生物进化的驱动力是什么？是环境变化还是内部基因的突变？

9.人类的意识和思维是如何产生的？我们是否能够复制或创造人工意识？

10.量子力学的本质是什么？量子纠缠是否实际存在？

11.时光旅行是否可能？如果可能，我们是否能够找到实现时光旅行的方法？

12.如何实现类似于电影《盗梦空间》中的梦境控制和潜意识读取？

13.新型材料的研究能否实现无限的储能和高效的传输？

14.化学反应的速率和机理是如何控制的？如何提高化学反应的效率？

15.如何解决空气和水污染问题？如何减少对地球气候的影响？ 这些问题包涵了不同领域的科学研究，从宇宙、生命到物质和能量，全面展示了科学研究的广度和深度。这些问题不仅仅是科学家的兴趣所在，也直接关系到人类未来的发展。

科学问题的提出不仅仅是为了获取答案，更重要的是推动科学的发展。在追寻这些问题的过程中，科学家们会进行大量的理论探索和实验研究，这些探索和研究不仅会带来新的发现，也会为技术创新和社会进步提供基础。

然而，我们必须认识到科学问题的解答并非一蹴而就，有些问题可能需要几十年甚至数百年的时间来解决。但正是这些未解之谜驱动着科学的前进，使我们对世界有了更深入的了解。

125个最具挑战性的科学问题

125个最具挑战性的科学问题

125个最具挑战性的科学问题 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?

39.人类能够制造最强的激光吗?

40.能否制造完美的光学透镜?

41.是否可能制造出室温下的磁性半导体?

42.什么是高温超导性之后的成对机制?

43.能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?

44.是否存在稳定的高原子量元素?

45.固体中是否有超流动性?如果有，如何解释?

46.水的结构如何?

47.玻璃态物质的本质是什么?

48.是否存在合理化学合成的极限?

49.光电电池的最终效率如何?

50.核聚变将最终成为未来的能源吗?

全世界最前沿的125个科学问题

全世界最前沿的125个科学问题

全世界最前沿的125个科学问题

在庆祝Science 创刊125周 年之际,Science 公布了 125个最具挑战性的科学问题。了解前沿科学研究方向， 对你的成长或许有所帮助。简单归纳统计这125个问题， 其中涉及生命科学的问题占46%，关系宇宙和地球的问题 占16%，与物质科学相关的问题占14%以上，认知科学问 题占9%。其余问题分别涉及数学与计算机科学、政治与 经济、能源、环境和人口等。在今后1/4个世纪的时间 里，人们将致力于研究解决这些问题。其中，前25个被 认为是最重要的问题.

这125个问题如下：

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？