1、Science杂志提出的125个重要科学问题,2005年7月1日 美国科学周刊309卷 第5731期,25个问题,美国科学杂志编委会在将于7月1日出版的新一期杂志上提出125个“天问”，也就是目前挑战全球科学界的重要基础性问题。科学杂志编委会说，其中25个问题最为醒目，也有望不久得到解决。 这25个问题涉及的范围从宇宙构成、地球演化、生命兴起直到人类自身。物理领域的问题包括：宇宙的构成究竟如何？描述世界的物理理论能否统一？量子不确定性和非定域性背后，是否有更深刻的理论？地球内部的活动机理如何？而化学领域的问题是：“自我组合”物质的化学能发展到什么程度？ 有几个问题涉及当前全人类面临的挑战。比如
2、：能否研制出有效的艾滋病疫苗？温室效应会将地球加热到什么程度？什么能源、到什么时候能取代石油？地球能容纳人口的上限是多少？还有问题涉及信息学和医学：传统计算机的极限在哪里？我们能否选择性地“关闭”某些免疫反应？ 在125个问题中，关于生命科学领域的问题最多。比如：人类意识的生理基础是什么？为什么人类的基因只有大约25万个，远少于早先的预期？基因变异和人类健康的联系有多紧密？人类的寿命能延长到多久？什么在控制器官再生？皮肤细胞如何能变成神经细胞？一个胚细胞如何变成整株植物？人类是否是宇宙中唯一的智慧生命？ 又比如：地球上的生命何时、何地开始兴起？什么在决定物种多样性？是什么基因变异使人类和其他灵
3、长动物区分开来？记忆是如何存储和恢复的？人类的合作行为是如何演化来的？如何将海量的生物信息数据综合成生命活动的图景？ 今年是科学杂志创刊125周年。这125年中，这份由大发明家爱迪生创办的杂志成为世界最著名的科学刊物之一。因此，由各领域专家组成的杂志编委会特地挑选了125个科学“大问题”作为纪念。 科学杂志总编唐纳德肯尼迪在一份声明中强调，这些“大问题”中有一些可能永远得不到答案，但它们指明了科学家们前进的方向，而解决这些问题的努力也将丰富人类的知识。,1-10,1. 宇宙是由什么构成？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.
4、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？,11-20,11. 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？,21-30,21. 量子不确定性和非局部性背后是否有更深
5、刻的原理？22. 能否研制出有效的HTV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？,31-40,31. 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
6、造最强的激光吗？40. 能否制造完美的光学透镜？,41-50,41. 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？,51-60,51. 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
7、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？,61-70,61. 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RNA测序的成本降低多少？69. 器官核整个有机体如何了
8、解停止生长的时间？70. 除了继承突变，基因组如何改变？,71-80,71. 在胚胎期，不对称现象是如何确定的？72. 翼、鳍核面孔如何发育进化？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？,81-90,81. 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
9、？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？,91-100,91. 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？,101-110,101. 谁
10、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？,111-120,111. 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
11、. 政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响？118. 政治与经济自有密切相关吗？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？,121-125,121. 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Yang-Mills理论上？,翻译作业,大家可以从该期杂志中任选一个与生命科学相关的问题进行翻译。要求：准确、生动、专业，完整。如果发现译文中绝大部分翻译语句相同或基本相同的文章，这些文章作者都没有分数。时间：本课程结束前将翻译稿的电子版本发到我的邮箱中。,考试形式,闭卷考试。平时成绩占15，考试成绩占85。三个班统一考试题。平时成绩：课堂成绩10分，翻译作业5分。课堂成绩主要取决于点名情况，三次点名缺席一次者关系不大，缺席两次者课堂成绩只有6分，缺席三次者课堂成绩为0分。,
