最具挑战性的50个科学问题

地球科学问答挑战及解答问答一：地球的结构和组成问题：地球的主要圈层有哪些？请简要描述它们的特征。

答案：地球的主要圈层包括：1. 地壳：地球最外层，平均厚度约10-70公里，由岩石和矿物组成。

地壳分为海洋地壳和大陆地壳，其成分和厚度有所不同。

2. 地幔：位于地壳之下，直至外核，厚度约2900公里。

地幔主要由硅酸盐岩组成，温度和压力较高，物质呈塑性流动。

3. 外核：由铁和镍组成，呈液态，外核的流动产生地球磁场。

4. 内核：地球最内部，由铁和一些镍组成，由于极高的压力，内核为固态。

各圈层的特征如下：- 地壳：厚度不一，硬度较大，是地球表面与地幔之间的薄层。

- 地幔：温度和压力较高，物质呈塑性流动，是地球体积最大的圈层。

- 外核：液态，对地球磁场有重要作用。

- 内核：固态，是地球最内部的组成部分。

问答二：地球上的水循环问题：描述水循环的基本过程及其对地球环境的重要性。

答案：水循环，也称为水循环过程，是指地球上水分在不同形态和地点之间不断转换和循环的过程。

水循环主要包括以下几个基本过程：1. 蒸发：地表水（如海洋、湖泊、河流等）和植物蒸腾作用产生的水分，在大气中转化为水蒸气。

2. 凝结：水蒸气在大气中遇到冷空气时，会凝结成云。

3. 降水：云中的水滴或冰晶增大到一定程度后，会以雨、雪等形式降落到地面。

4. 径流：降水到达地面后，一部分被蒸发、植物吸收或渗透到地下，剩余的水形成地表径流和地下径流，最终流入海洋。

水循环对地球环境的重要性体现在以下几个方面：1. 气候调节：水循环过程中的蒸发和凝结作用，有助于将热量从地表传输到大气中，对全球气候起到调节作用。

2. 水资源分配：水循环使得水资源在不同地区之间进行分配，维持地球上的生态平衡。

3. 地表形态改变：水循环过程中的侵蚀、沉积等作用，对地表形态产生重要影响。

4. 生物生存与发展：水是生命的基础，水循环对生物的生存和繁衍具有重要意义。

问答三：地球的生物多样性问题：简述生物圈的概念及其在地球生态系统中的作用。

生命科学的前沿问题与挑战生命科学是现代科学中最具挑战性的领域之一，其中的一些问题已经成为世界各地研究人员关注的焦点。

进一步了解生命科学的前沿问题和挑战，可以帮助人们更好地了解当前科学研究的方向。

一、起源和演化生命科学的第一个前沿问题是理解地球上生命的起源和演化。

生命在地球上的形成和演化是一个仍未完全解开的谜题。

生物学家和天文学家们一起研究了生命的起源以及太阳系中其他行星上可能存在生命的证据。

当越来越多的星球被探索时，我们发现了一些可能持续了很长时间的生命化学反应。

理解这些反应的机制和如何产生生命的基本单元是科学家们此刻的挑战之一。

另外，应该得出一套关于生命在地球上产生的机制的基本框架。

二、基因组的分析和改变基因组学已经成为一个研究生命科学的重点。

基因组学可以对基因和DNA序列进行研究，并探索人类健康问题。

基因的分析和改变是生命科学新革命的重要组成部分。

从肿瘤基因检测到基因编辑技术的研发，世界上的许多研究人员正在深入研究人类DNA的各个层面。

基因组的分析和改变不仅可以提高人类的健康水平，还可以改变农业、环境和其他领域的发展。

三、细胞的运作和交互生命科学中的第三个前沿问题就是解析细胞的运作和交互机制。

人类细胞是由多个不同分工的亚细胞组成，类似于齿轮、机构和力学装置的系统。

科学家们正在针对细胞和其内部机制进行研究，以洞悉它们是如何运作的，并探索它们与其他细胞及其环境之间是如何进行交互的。

这方面的研究将有助于我们更好地理解人体组织的正常运作以及疾病引发的变化。

四、高端技术的使用高端技术的使用是生命科学中的另一个重要部分。

如今，科学家们使用各种先进的仪器和技术，将生物学研究推向一个新的高峰。

例如，单细胞测序可以在单个细胞水平下对基因组、表观基因组或转录组进行分析，以精确了解人类细胞在分子水平上的运作和变化。

此外，基于人工智能和机器学习的大规模数据和网络分析技术也为生命科学带来了新的发展可能性。

结语生命科学的前沿问题和挑战是可以被解决的，但需要我们不断地进行创新和科研。

2005年，知名科学期刊《Science》杂志曾经发表了一篇题为“科学上最具挑战性的125个问题”的专题报告。

这篇报告列举了当时科学界认为最为重要和有挑战性的125个科学问题，涉及物理学、化学、生命科学、地球科学、天文学等多个学科领域。

这些问题的提出引发了科学界和公众的强烈关注，成为了当时全球范围内探索科学奥秘的热点问题。

以下将对这些问题逐一进行介绍和解析。

一、物理学问题1.如何将通常平面的镜面反射用于有关信息的基本最小单位——一个光的孤立子上？2.如何从马赫速度中排除Coulomb力影响而实现操纵具有自组织等离子体云的共振电磁场？3.如何实现集成“完美”弱测定阵列以彻底排除量子约束，并通过机械的绝对准则在自然中获得几何奇异城市标识物的空间分辨？4.如何实现大质量测量到运动级别的特定希尔伯特空间多体信息？二、化学问题5.如何识别金属或非金属晶格上的粒子交互以拓展潮流的运用？6.在超导体高温超导态的基础上，如何实现新型电子氧化物领域的相互作用，其中低转换温度可以高效操纵由化学外部梯度引起的化学变量，以用于时间精确性的长期影响研究方法？三、生命科学问题7.如何实现动物基因工程领域的细胞内部介绍，并且首次实现因克隆的功能基因筛选以用于识别新的基因功能模块？8.如何制作可以根据新型细胞片段进行选择性物理筛选的哺乳动物细胞内部引导外泄重组携带者？9.在现有纳米材料的机制基础上，如何改良蛋白质的结构？四、地球科学问题10.如何用基于地球潜能量模型的地球物理图谱来解决地球物理学迷宫的进一步发展？11.怎样实现逆断层边界在地球造岩中的横向迁移？五、天文学问题12.如何实现在一年新签署激光引脚的基础上，准确知识重大海特星？13.如何通过量子纠缠时间技术在跳跃焦点上迅速实现特定的级联抑制引力波？14.如何实现近似特异性超对称共振标记的快速识别？以2005年科学问题作为研究对象，对这125个重大科学问题进行梳理，不仅有助于了解当时科学界对未知领域的探索，也能够体现出人类对科学研究和探索未知世界的渴望和追求。

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？Chemistry1. 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？12. What is the smallest scale of space-time?12.时空的最小尺度是是多少？13. Is water necessary for all life in the universe, or just on Earth?13.水是宇宙中所有生命所必需的么，还是仅对地球生命？14. What is preventing humans from carrying out deep-space exploration?14.是什么阻止了人类进行深空探测？15. Is Einstein's general theory of relativity correct?15.爱因斯坦的广义相对论是正确的吗？16. How are pulsars formed?16.脉冲星是如何形成的？17. Is our Milky Way Galaxy special?17.我们的银河系特别吗？18. What is the volume, composition, and significance of the deep biosphere?18.深层生物圈的规模、组成和意义是什么？19. Will humans one day have to leave the planet (or die trying)?19.人类有一天会不得不离开地球吗（还是会在尝试中死去）？20. Where do the heavy elements in the universe come from?20.宇宙中的重元素来自何处？21. Is it possible to understand the structure of compact stars and matter?21.有可能了解致密恒星和物质的结构吗？22. What is the origin of the high-energy cosmic neutrinos?22.高能宇宙中微子的起源是什么？23. What is gravity?23.什么是重力？Physics物理学1. Is there a diffraction limit?1.有衍射极限吗？2. What is the microscopic mechanism for high-temperature superconductivity?2.高温超导的微观机理是什么？3. What are the limits of heat transfer in matter?3.物质传热的极限是什么？4. What are the fundamental principles of collective motion?4.集体运动的基本原理是什么？5. What are the smallest building blocks of matter?5.什么是物质的最小组成部分？6. Will we ever travel at the speed of light?6.我们会以光速行驶吗？7. What is quantum uncertainty and why is it important?7.什么是量子不确定性，为什么它很重要？8. Will there ever be a "theory of everything"?8.会有“万有理论”吗？9. Why does time seem to flow in only one direction?9.为什么时间似乎只朝一个方向流动？10. What is dark matter?10.什么是暗物质？11. Can we make a real, human-size invisibility cloak?11.我们可以制作出真人大小的隐形斗篷吗？12. Are there any particles that behave oppositely to the properties or states of photons?12.是否存在与光子性质或状态相反的粒子？13. Will the Bose-Einstein condensate be widely used in the future?13.玻色-爱因斯坦冷凝体未来会被广泛使用吗？14. Can humans make intense lasers with incoherence comparable to sunlight?14.人类能制造出与太阳光相似的非相干强激光吗？15. What is the maximum speed to which we can acceleratea particle?15.我们最多可以将粒子加速到多快？16. Is quantum many-body entanglement more fundamental than quantum fields?16.量子多体纠缠比量子场更基本吗？17. What is the optimum hardware for quantum computers?17.量子计算机的最佳硬件是什么？18. Can we accurately simulate the macro- and microworld?18.我们可以精确模拟宏观和微观世界吗？Information Science信息科学1. Is there an upper limit to computer processing speed?1.计算机处理速度是否有上限？2. Can AI replace a doctor?2.AI可以代替医生吗？3. Can topological quantum computing be realized?3.拓扑量子计算可以实现吗？4. Can DNA act as an information storage medium?4.DNA可以用作信息存储介质吗？Engineering & Material Science工程与材料科学1. What is the ultimate statistical invariances of turbulence?1.湍流的最终统计不变性是什么？2. How can we break the current limit of energy conversion efficiencies?2.我们如何突破当前的能量转换效率极限？3. How can we develop manufacturing systems on Mars?3.我们如何在火星上开发制造系统？4. Is a future of only self-driving cars realistic?4.纯无人驾驶汽车的未来是否现实？Neuroscience神经科学1. What are the coding principles embedded in neuronal spike trains?1.神经元放电序列的编码准则是什么？2. Where does consciousness lie?2.意识存在于何处？3. Can human memory be stored, manipulated, and transplanted digitally?3.能否数字化地存储、操控和移植人类记忆？4. Why do we need sleep?4.为什么我们需要睡眠？5. What is addiction and how does it work?5.什么是成瘾？6. Why do we fall in love?6.为什么我们会坠入爱河？7. How did speech evolve and what parts of the brain control it?7.言语如何演变形成，大脑的哪些部分对其进行控制？8. How smart are nonhuman animals?8.除人类以外的其他动物有多聪明？9. Why are most people right-handed?9.为什么大多数人都是右撇子？10. Can we cure neurodegenerative diseases?10.我们可以治愈神经退行性疾病吗？11. Is it possible to predict the future?11.有可能预知未来吗？12. Can we more effectively diagnose and treat complex mental disorders?12.精神障碍能否有效诊断和治疗？Ecology生态学1. Can we stop global climate change?1.我们可以阻止全球气候变化吗？2. Where do we put all the excess carbon dioxide?2.我们能把过量的二氧化碳存到何处？3. What creates the Earth's magnetic field (and why does it move)?3.是什么创造了地球的磁场（为什么它会移动）？4. Will we be able to predict catastrophic weather events (tsunami, hurricanes, earthquakes) more accurately?4.我们是否能够更准确地预测灾害性事件（海啸、飓风、地震）？5. What happens if all the ice on the planet melts?5.如果地球上所有的冰融化会怎样？6. Can we create an environmentally friendly replacement for plastics?6.我们可以创造一种环保的塑料替代品吗？7. Can we achieve a situation where essentially every material can be recycled and reused?7.几乎所有材料都可以回收再利用是否可以实现？8. Will we soon see the end of monocultures like wheat, maize, rice, and soy?8.我们会很快看到小麦、玉米、大米和大豆等单一作物的终结吗？Energy Science能源科学1. Could we live in a fossil-fuel-free world?1.我们可以生活在一个去化石燃料的世界中吗？2. What is the future of hydrogen energy?2.氢能的未来是怎样的？3. Will cold fusion ever be possible?3.冷聚变有可能实现吗？Artificial Intelligence人工智能1. Will injectable, disease-fighting nanobots ever be a reality?1.可注射的抗病纳米机器人会成为现实吗？2. Will it be possible to create sentient robots?2.是否有可能创建有感知力的机器人？3. Is there a limit to human intelligence?3.人类智力是否有极限？4. Will artificial intelligence replace humans?4.人工智能会取代人类吗？5. How does group intelligence emerge?5.群体智能是如何出现的？6. Can robots or AIs have human creativity?6.机器人或 AI 可以具有人类创造力吗？7. Can quantum artificial intelligence imitate the human brain?7.量子人工智能可以模仿人脑吗？8. Could we integrate with computers to form a human-machine hybrid species?8.我们可以和计算机结合以形成人机混合物种吗？。

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?51.驱动太阳磁周期的原因是什么?52.行星怎样形成?53.是什么引发了冰期?54.使地球磁场逆转的原因是什么?55.是否存在有助于预报的地震先兆?56.太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?57.自然界中手性原则的起源是什么?58.能否预测蛋白质折叠?59.人体中的蛋白质有多少存在方式?60.蛋白质如何发现其作用对象?61.细胞死亡有多少种形式?62.是什么保持了细胞内的通行顺畅?63.为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?64.基因组中功能不同于RNA的角色是什么?65.基因组中端粒和丝粒的作用是什么?66.为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?67.基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?68.新技术能使DNA测序的成本降低多少?69.器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?70.除了继承突变，基因组如何改变?71.在胚胎期，不对称现象是如何确定的?72.翼、鳍和面孔如何发育进化?73.是什么引发了青春期?74.干细胞是否位于所有肿瘤的中心?75.肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?76.肿瘤的控制比治愈是否更容易?77.炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?78.疯牛病会怎样发展?79.脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?80.对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?81.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?。

科学问答大挑战：解密成千上万的科学之谜1. 引言科学是人类探索世界和揭示自然规律的重要工具。

几千年来，科学家们通过实验、观察和研究，发现了许多令人惊叹的事实，同时也留下了一些尚未解答的谜团。

本文将带你走进科学世界的迷宫，解密其中一些备受关注的科学之谜。

2. 黑洞：宇宙奇迹还是天体陷阱？黑洞一直以来都是天文学中最神秘和引人入胜的话题之一。

它们形成于星体坍塌时产生的极度密集物质，引力强大到连光都无法逃脱。

那么黑洞是如何形成的？它们有何特殊属性？科学家正努力揭开这个宇宙之谜。

3. 生命起源：什么使非生物变为生命？生命起源一直是科学界中一个激发思考和争议不断的问题。

从无机物质到单细胞生物再到复杂多细胞生物，这个漫长过程中到底发生了什么？科学家们通过实验和推测，提出了几种可能的起源理论。

然而，要完全解答这个谜题，我们还有很长的路要走。

4. 宇宙加速膨胀：为何宇宙疾驰而去？20世纪末，科学家们的观测发现，宇宙膨胀的速度在加快。

这个现象被称为宇宙加速膨胀。

究竟是什么力量使得整个宇宙成倍地扩张？黑暗能量是否扮演了重要角色？科学家正努力寻找答案，并对这一问题进行进一步研究。

5. 量子力学：微观世界奥秘如何探索？量子力学是描述微观世界行为的理论。

由于其非常规和反直觉的性质，其解释依然是一个充满挑战的领域。

所谓“叠加态”、“纠缠”和“不确定性原则”等概念让人难以理解。

尽管如此，科学家们仍在试图揭开这些奥秘并改变我们对物质本质的认识。

6. 时间旅行：科幻的梦想还是现实的可能？电影中经常出现的时间旅行概念一直吸引着人们的注意。

然而，科学界对于时间旅行的可行性有不同观点。

爱因斯坦的相对论提供了一些线索，但科学家仍在探索时间旅行是否真正存在，并如何实现这个大胆的想法。

7. 结论解密科学之谜需要我们不断探索和思考。

虽然这篇文章只涉及了几个备受关注的主题，但还有无数其他未解决或正在研究中的问题等待我们去揭晓。

通过持续不断地追寻知识、进行实验和跨学科合作，我们或许能够一步步接近真相，解开更多科学之谜。

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。

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？32、正物质为何多于反物质？33、质子会衰变吗？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？51、驱动太阳磁周期的原因是什么？52、行星怎样形成？53、是什么引发了冰期？54、使地球磁场逆转的原因是什么？55、是否存在有助于预报的地震先兆？56、太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命57、自然界中手性原则的起源是什么？58、能否预测蛋白质折叠？59、人体中的蛋白质有多少存在方式？60、蛋白质如何发现其作用对象？61、细胞死亡有多少种形式？62、是什么保持了细胞内的通行顺畅？63、为什么细胞的成分可以独立于。

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1／4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?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?51驱动太阳磁周期的原因是什么?52行星怎样形成?53是什么引发了冰期?54使地球磁场逆转的原因是什么?55是否存在有助于预报的地震先兆?56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?57自然界中手性原则的起源是什么?58能否预测蛋白质折叠?59人体中的蛋白质有多少存在方式?60蛋白质如何发现其作用对象?61细胞死亡有多少种形式?62是什么保持了细胞内的通行顺畅?63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?68新技术能使DNA测序的成本降低多少?69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?70除了继承突变，基因组如何改变?71在胚胎期，不对称现象是如何确定的?72翼、鳍和面孔如何发育进化?73是什么引发了青春期?74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?76肿瘤的控制比治愈是否更容易?77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?78疯牛病会怎样发展?79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病? 80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?81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?。

science杂志公布的125个重大科学问题1. 宇宙中的暗物质和暗能量：科学家们已经确定我们所见到的物质只构成了宇宙总质量的约5%，然而，剩下的95%的暗物质和暗能量依然是一个未解之谜。

这些隐藏的物质和能量对宇宙的结构和演化有着重要影响，因此了解暗物质和暗能量的本质是当前天体物理学研究的重要课题。

2. 人类起源和进化：人类起源和进化是另一个重大科学问题。

科学家们一直在寻找人类遗传和生物学特征的起源，同时也在探索人类智力、决策能力和文化传承的进化过程。

深入了解人类起源和进化可以帮助我们更好地理解人类疾病的发生机制，以及未来人类的进化方向。

3. 癌症的防治：癌症是目前全球公共卫生的重大挑战之一。

科学家们正在努力寻找癌症的早期诊断方法以及更有效的治疗策略。

癌细胞的演化和扩散机制也是研究的焦点，希望从根本上解决癌症这一难题。

4. 全球气候变化：全球气候变化对人类和地球生态系统产生了巨大的影响。

科学家们正在努力研究气候变化的机制和趋势，并寻找减缓和适应气候变化的方法。

了解气候变化对地球的各个方面的影响，包括冰川融化、海平面上升以及极端天气事件的增加，对于制定应对气候变化的解决方案至关重要。

5. 生命起源和外生命存在：生命起源和外生命存在是一个极富争议的科学问题。

科学家们正在努力寻找生命起源的机制，以及在地球上和其他行星上是否存在外生命体的证据。

了解生命的起源和外生命的存在将重新定义我们对宇宙的理解和人类的地位。

6. 能源替代和可持续发展：寻找可替代化石燃料的能源，以实现可持续发展，是当前全球面临的重要挑战之一。

科学家们正在研究太阳能、风能、生物能和核能等各种可再生能源，并探索高效能源转换和储存技术，以满足未来对能源的可持续需求。

7. 大脑和意识的本质：大脑和意识的本质是神经科学和哲学界关注的热门话题。

科学家们正在通过研究神经元之间的连接机制和脑电活动，探索大脑运作的奥秘，并试图理解意识的起源和本质。

这一领域的研究有望为认知障碍和神经退行性疾病的治疗提供新的思路。

地球科学问答挑战及解答1. 什么是地球科学？地球科学是一门研究地球的各个方面的科学学科，包括地质学、地形学、气候学、大气科学、海洋学、地球物理学等。

它的目的是深入了解地球的形成、演化和各个部分之间的相互作用。

2. 什么是地质学？地质学是研究地球的物质组成、内部结构、历史演化以及地球表面的地貌变化的学科。

它研究地球上的岩石、矿物、地壳运动、地球的历史等内容，对于理解地球的演化和资源开发具有重要意义。

3. 什么是地球的内部结构？地球的内部结构可以分为三个主要部分：地壳、地幔和地核。

地壳是最外层，包括陆地和海洋底部的岩石层。

地幔位于地壳下方，是由固态岩石和部分熔融岩石组成的厚度约为2900公里的层。

地核是地球的最内部部分，分为外核和内核。

外核主要由液态铁和镍组成，内核则由固态铁和镍组成。

4. 什么是板块构造理论？板块构造理论是指地球上的岩石圈被分成多个板块，并且这些板块在地球表面上相对运动的理论。

根据这个理论，地球的岩石圈不是连续的，而是由许多小小的板块组成。

这些板块之间存在着相对运动，导致地球上的地震、火山活动和山脉的形成。

5. 什么是地震？地震是地球内部能量释放的结果，产生了地球上的震动和波动。

地震通常是由地壳板块的相对运动引起的，这些板块在某一瞬间突然释放了积累的能量，造成地震波传播。

地震对人类和地球造成了巨大的影响，能够导致建筑物倒塌、地面裂缝、海啸等灾害。

6. 什么是气候变化？气候变化是指地球气候系统长期变化的过程。

气候变化可以包括自然变化和人为活动引起的变化。

最近几十年来，人类活动导致了大气中温室气体（如二氧化碳）的增加，进而引起了全球气候变暖。

气候变化对于生态系统、农业、水资源等方面都有重大影响。

7. 什么是海洋学？海洋学是研究海洋的物理、化学、生物和地质特征的学科。

它探索海洋的构成、循环、生态系统、海洋动力学等内容，并研究海洋对于地球气候和生态系统的影响。

海洋学对于保护海洋资源、预测海洋灾害等具有重要意义。

SCIENCE公布125个重大科学问题(2010-08-24 12:03:39)2005年，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1／4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?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?51.驱动太阳磁周期的原因是什么?52.行星怎样形成?53.是什么引发了冰期?54.使地球磁场逆转的原因是什么?55.是否存在有助于预报的地震先兆?56.太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?57.自然界中手性原则的起源是什么?58.能否预测蛋白质折叠?59.人体中的蛋白质有多少存在方式?60.蛋白质如何发现其作用对象?61.细胞死亡有多少种形式?62.是什么保持了细胞内的通行顺畅?63.为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?64.基因组中功能不同于RNA的角色是什么?65.基因组中端粒和丝粒的作用是什么?66.为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?67.基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?68.新技术能使DNA测序的成本降低多少?69.器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?70.除了继承突变，基因组如何改变?71.在胚胎期，不对称现象是如何确定的?72.翼、鳍和面孔如何发育进化?73.是什么引发了青春期?74.干细胞是否位于所有肿瘤的中心?75.肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?76.肿瘤的控制比治愈是否更容易?77.炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?78.疯牛病会怎样发展?79.脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病?80.对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?81.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。

SCIENCE最新公布125个重大科学问题在庆祝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1／4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?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?51驱动太阳磁周期的原因是什么?52行星怎样形成?53是什么引发了冰期?54使地球磁场逆转的原因是什么?55是否存在有助于预报的地震先兆?56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命?57自然界中手性原则的起源是什么?58能否预测蛋白质折叠?59人体中的蛋白质有多少存在方式?60蛋白质如何发现其作用对象?61细胞死亡有多少种形式?62是什么保持了细胞内的通行顺畅?63为什么细胞的成分可以独立于DNA而自行复制?64基因组中功能不同于RNA的角色是什么?65基因组中端粒和丝粒的作用是什么?66为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑?67基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作用?68新技术能使DNA测序的成本降低多少?69器官和整个有机体如何了解停止生长的时间?70除了继承突变，基因组如何改变?71在胚胎期，不对称现象是如何确定的?72翼、鳍和面孔如何发育进化?73是什么引发了青春期?74干细胞是否位于所有肿瘤的中心?75肿瘤更容易通过免疫进行控制吗?76肿瘤的控制比治愈是否更容易?77炎症是所有慢性疾病的主要原因吗?78疯牛病会怎样发展?79脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病? 80对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗?81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?(注：最后6个数学问题选自Clay数学研究所提出的新千年问题)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%。

在庆祝SC‎I ENCE‎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1／4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‎H IV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?51驱动太‎阳磁周期的‎原因是什么‎?52行星怎‎样形成?53是什么‎引发了冰期‎?54使地球‎磁场逆转的‎原因是什么‎?55是否存‎在有助于预‎报的地震先‎兆?56太阳系‎的其他星球‎上现在和过‎去是否存在‎生命?57自然界‎中手性原则‎的起源是什‎么?58能否预‎测蛋白质折‎叠?59人体中‎的蛋白质有‎多少存在方‎式?60蛋白质‎如何发现其‎作用对象?61细胞死‎亡有多少种‎形式?62是什么‎保持了细胞‎内的通行顺‎畅?63为什么‎细胞的成分‎可以独立于‎D NA而自‎行复制?64基因组‎中功能不同‎于RNA的‎角色是什么‎?65基因组‎中端粒和丝‎粒的作用是‎什么?66为什么‎一些基因组‎很大，另一些又相‎当紧凑?67基因组‎中的“垃圾”(“junk”)有何作用?68新技术‎能使DNA‎测序的成本‎降低多少?69器官和‎整个有机体‎如何了解停‎止生长的时‎间?70除了继‎承突变，基因组如何‎改变?71在胚胎‎期，不对称现象‎是如何确定‎的?72翼、鳍和面孔如‎何发育进化‎?73是什么‎引发了青春‎期?74干细胞‎是否位于所‎有肿瘤的中‎心?75肿瘤更‎容易通过免‎疫进行控制‎吗?76肿瘤的‎控制比治愈‎是否更容易‎?77炎症是‎所有慢性疾‎病的主要原‎因吗?78疯牛病‎会怎样发展‎?79脊椎动‎物在多大程‎度上依赖先‎天免疫系统‎来抵抗传染‎病? 80对抗原‎而言，免疫记忆需‎要延长暴露‎吗?81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Nav‎i er-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‎z eta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Ya‎h g-Mills‎理论上?(注：最后6个数‎学问题选自‎C lay数‎学研究所提‎出的新千年‎问题)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%。

世界十大数学难题这十大数学难题被认为是历史上最有挑战性、最有价值的数学拙计，迄今为止尚未被解决。

今天，我们将讨论它们中的几个。

1.达哥拉斯猜想毕达哥拉斯猜想是由古希腊数学家毕达哥拉斯在公元前300年提出的一个数论问题，最初被命名为“最大公约数问题”。

它挑战着数学家们去证明所有质数之间是否存在着某种关系。

毕达哥拉斯猜想给出的答案否定了这种关系，据称至今仍未能解决。

2.尔登和温斯顿猜想奥尔登和温斯顿猜想是由两位英国数学家，威廉奥尔登和查尔斯温斯顿，在1823年提出的猜想。

它提出了一种算法，可用来检测任何一个整数是否是质数，并且它没有被解决过。

该猜想的解决可能会帮助计算机科学家在编码安全的时候，检测一个可能的质数。

3.曼猜想黎曼猜想是由德国数学家克劳德黎曼在19公元前1900年提出的一个问题，它挑战了数学家们的智慧。

该猜想详细地描述了自然数的结构，以及这些数之间是否存在着任何规律性。

至今仍未被解决，若能证明其有归纳性就将可以解决许多数学问题。

4.摩拉比猜想汉摩拉比猜想是由保罗汉摩拉比在1859年提出的，该猜想指出，如果一个质数可以表示为两个质数之和，则可以称这两个质数为汉摩拉比素数。

该猜想触及到许多数论主题，尤其是研究质数的分布情况，但是直到今天仍未能确定它的正确性，所以仍然是个开放的问题。

5.特利猜想坎特利猜想是由威廉坎特利在1637年提出的，它的努力是要证明所有的奇数都可以由三个质数之和来表示，而且在金融市场中它可能会产生一些重要的影响。

即使在现代，这个猜想也不是非常容易解决，尽管已经有人证明它是正确的，但仍然存在着许多疑问。

6.号猜想称号猜想是由荷兰数学家尤多称号于1772年提出的，称号猜想证明了一些奇怪的数学结论，例如，乘积的某些数字可以表示成两个整数的平方和。

该猜想已被证明是错误的，但它也给数学界带来了许多有趣的探索，并激发了许多有价值的论文。

7.斯健身猜想高斯健身猜想是由德国数学家克劳德高斯在1832年提出的，它主要关注唯一剩余定理(CRT)中的数学科学研究，该猜想指出，某些分解的整数不具有完全的唯一解决方案。

2005年，科技杂志《Science》提出了125个未解决的科学问题，这些问题被认为是当时科学领域中最具挑战性的。

这其中涉及了物理学、化学、生物学、地球科学、天文学等多个学科领域。

这篇文章将会深入探讨2005年science提出的125个问题，分析并解释其中一些问题的意义和挑战，并探讨这些问题对科学发展的重要性。

1. 宇宙是如何形成的？2005年science提出的问题之一，宇宙的起源一直是天文学界的难题。

从宇宙大爆炸到宇宙的演化，科学家一直试图解开宇宙形成的奥秘。

不同的宇宙学理论和观测数据提供了不同的解释，但宇宙的起源仍是一个未解之谜。

2. 生命是如何起源的？生命的起源一直是生物学领域的核心问题。

从无机物质向有机物质演化的过程，再到最早的细胞是如何诞生的，生命起源的过程充满了神秘和复杂性，这是科学界一直努力解答的问题。

3. 人类行为和思维的本质是什么？除了自然科学领域，社会科学领域也提出了许多挑战性的问题。

人类的行为和思维是社会科学研究的核心课题之一，不同的学科从不同角度解读和解释人类行为和思维的本质。

总结回顾科学界提出的125个问题涉及了自然科学、社会科学等多个领域，这些问题小到微观的原子结构，大到宏观的宇宙形成，涵盖了整个科学研究的广度和深度。

这些问题的意义不仅在于引领着科学家们前进的方向，更在于这些问题的解答将对我们深刻认识世界、认识自身产生重要影响。

个人观点和理解我认为，这些未解之谜不仅仅是科学领域的挑战，更是人类对自然和人类自身的认知的挑战。

随着科学技术的不断发展，相信这些问题中的大部分将会被一一解答，而这一过程也将进一步推动科学的发展，促进人类对自然和自身的认知进步。

不知道这样的文章是否符合你指定的要求，希望能对你有所帮助。

科学界提出的125个未解之谜确实涵盖了广泛的领域，这些问题们都具有重要的意义和挑战性。

在接下来的文中，我们将深入探讨这些问题，并分析它们对科学发展的重要性。

让我们来谈谈宇宙的形成。

100个科学问题科学，这个充满神秘和探索欲望的领域，总是不断地抛出各种谜题等待着我们去解答。

从微观世界的粒子行为到宏观宇宙的无尽奥秘，从生命的起源到意识的本质，科学问题如繁星般璀璨，吸引着无数科学家和爱好者投身其中。

接下来，就让我们一同走进这 100 个引人深思的科学问题。

1、暗物质究竟是什么？它如何影响宇宙的结构和演化？2、能否找到一种统一的理论来解释自然界的四种基本相互作用？3、人类大脑的意识是如何产生的？4、有没有可能实现真正的时光旅行？5、地球上的生命是如何起源的？6、外星生命是否存在？如果存在，它们可能是什么样子？7、基因编辑技术会给人类带来怎样的伦理挑战？8、如何实现可控核聚变，为人类提供几乎无限的清洁能源？9、量子纠缠的本质是什么？10、宇宙是否存在多元平行宇宙？11、癌症能否被彻底治愈？12、人工智能是否会拥有自我意识？13、人类的记忆是如何存储和检索的？14、气候变化的极限在哪里？15、怎样才能有效地防止小行星撞击地球？16、引力波的探测将如何改变我们对宇宙的理解？17、深海中还有哪些未被发现的生物和生态系统？18、物质是否可以无限细分？19、心灵感应是否存在科学依据？20、如何解决全球水资源短缺的问题？21、人类的寿命是否存在天然的极限？如果有，能否突破？22、睡眠对于大脑和身体的修复机制是怎样的？23、植物是如何感知和响应外界环境的？24、龙卷风的形成机制和预测方法能否更加精确？25、超导材料在常温下实现的可能性有多大？26、地球内部的结构和运动规律还有哪些未知之处？27、语言的进化和发展遵循怎样的规律？28、能否通过人工手段创造出全新的生命形式？29、太阳活动对地球气候和通讯的影响程度究竟如何？30、怎样提高人类的学习能力和智力水平？31、真空是否真的“空无一物”？32、地震能否被准确预测？33、病毒是如何从无害的生物体进化为致病因子的？34、人类的情感是由大脑中的哪些区域和化学物质控制的？35、海洋中的塑料污染问题如何彻底解决？36、光子的本质是什么？37、候鸟的导航机制是怎样的？38、怎样消除电磁辐射对人体的潜在危害？39、人类的文明能够在宇宙中延续多久？40、数学中的某些未解决的难题（如黎曼猜想）是否隐藏着更深层次的物理意义？41、记忆是否可以遗传？42、人类能否实现星际移民？43、动物之间的交流方式和语言有多复杂？44、气候变化是否会导致新的疾病爆发？45、能否制造出具有人类肌肉力量和灵活性的机器人？46、月球的内部结构和形成过程还有哪些谜团？47、人类的道德观念是天生的还是后天培养的？48、怎样防止网络攻击对关键基础设施造成重大破坏？49、宇宙中的黑洞内部到底是什么情况？50、如何解决全球粮食安全问题？51、人类的眼睛是如何分辨颜色的？52、神秘的“百慕大三角”现象背后的科学解释是什么？53、地球上的极端气候事件是否会变得越来越频繁和严重？54、能否利用基因技术复活已经灭绝的物种？55、大脑中的神经元是如何协同工作来产生思维和行为的？56、火山活动的规律和预测方法能否进一步完善？57、人类的审美观念是如何形成的？58、怎样解决电子垃圾的回收和处理问题？59、宇宙的边界在哪里，如果有边界，边界之外是什么？60、如何提高太阳能的转化效率？61、人类的梦境有什么科学意义？62、地球上的磁场是如何产生和变化的？63、人工智能在医疗领域的应用会带来哪些潜在风险？64、植物的光合作用能否进一步优化以提高粮食产量？65、闪电的形成机制和能量释放过程是怎样的？66、如何解决城市交通拥堵的问题？67、人类的免疫系统是如何识别和对抗新型病原体的？68、能否开发出更加高效的电池技术？69、地球上的水循环系统是否存在尚未被发现的环节？70、怎样才能更好地保护文化遗产？71、人类的生物钟是如何调节生理活动的？72、彩虹的形成原理是什么？73、气候变化对海洋生态系统的影响有多大？74、能否利用生物技术解决环境污染问题？75、地震波在地球内部的传播规律还有哪些未知之处？76、如何提高飞机的安全性和效率？77、人类的语言能力是否存在先天的限制？78、怎样解决全球能源分配不均的问题？79、黑洞与星系的形成和演化有怎样的关系？80、如何实现更加公平和可持续的经济发展？81、人类的嗅觉是如何工作的？82、海市蜃楼现象的科学解释是什么？83、全球变暖是否会导致海平面上升到威胁人类生存的程度？84、能否利用纳米技术制造出全新的材料？85、极光的产生机制和变化规律是怎样的？86、如何解决全球贫困问题？87、人类的注意力机制是如何运作的？88、怎样避免生物技术带来的生物安全风险？89、宇宙射线的来源和性质是什么？90、如何培养创新思维和创造力？91、人类的味觉是如何感知不同味道的？92、地光现象与地震之间是否存在必然联系？93、极端天气对农业生产的影响如何降低？94、能否实现人类与动物之间的有效沟通？95、月相的变化规律和影响因素是什么？96、如何解决全球人口老龄化带来的社会问题？97、人类的直觉是否有科学依据？98、怎样保障食品安全？99、太阳系中其他行星的内部结构和地质活动有哪些特点？100、如何促进不同学科之间的交叉融合，推动科学的进步？这 100 个科学问题只是科学海洋中的一小部分，但它们代表了人类对未知世界的渴望和追求。