圖表：SCIENCE公布的125個最具挑戰性科學問題的領域分布

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科技問題

數量

生命與健康?

2意識的生物學基礎是什么？3為什么人類基因會如此之少？4遺傳變異與人類健康的相關程度如何？ 6人類壽命到底可以延長多久？7是什么控制著器官再生？8皮膚細胞如何成為神經細胞？9單個體細胞怎樣成為整株植物？11地球人類在宇宙中是否獨一無二？12地球生命在何處產生、如何產生？13什么決定了物種的多樣性？14什么基因的改變造就了獨特的人類？15記憶如何存儲和恢復？17怎樣從海量生物數據中產生大的可視圖片？20我們能否有選擇地切斷某些免疫反應？22能否研制出有效的HIV疫苗？56太陽系的其他星球上現在和過去是否存在生命？58能否預測蛋白質折疊？59人體中的蛋白質有多少存在方式？60蛋白質如何發現其作用對象？61細胞死亡有多少種形式？62是什么保持了細胞內的通行順暢？63為什么細胞的成分可以獨立于DNA而自行復制？64基因組中功能不同于RNA的角色是什么？65基因組中端粒和絲粒的作用是什么？66為什么一些基因組很大，另一些又相當緊湊？67基因組中的“垃圾”（“junk”）有何作用？68新技術能使DNA測序的成本降低多少？69器官和整個有機體如何了解停止生長的時間？70除了繼承突變，基因組如何改變？71在胚胎期，不對稱現象是如何確定的？72翼、鰭和面孔如何發育進化？73是什么引發了青春期？74干細胞是否位于所有腫瘤的中心？75腫瘤更容易通過免疫進行控制嗎？ 76腫瘤的控制比治愈是否更容易？77炎癥是所有慢性疾病的主要原因嗎？78瘋牛病會怎樣發展？79脊椎動物在多大程度上依賴先天免疫系統來抵抗傳染病？80對抗原而言，免疫記憶需要延長暴露嗎？81為什么孕婦的免疫系統不拒絕其胎兒？82什么與有機體的生物鐘同步？83遷徙生物怎樣發現其遷移路線？84為什么要睡眠？85人類為什么會做夢？86語言學習為什么存在臨界期？87信息素影響人類行為嗎？88一般麻醉劑如何發揮作用？89導致精神分裂癥的原因是什么？90引發孤獨癥的原因是什么？91阿茲海默癥患者的生命能夠延續多久？92致癮的生物學基礎是什么？93大腦如何建立道德觀念？ 95有多少個性源于遺傳？96性別傾向的生物學根源是什么？97生命樹是生命之間系統關系最好的表達方式嗎？98地球上有多少物種？99什么是物種？100橫向轉移為什么會發生在眾多的物種中以及如何發生？101誰是世界的共同祖先？102植物的花朵如何進化？103植物怎樣制造細胞壁？104如何控制植物生長？105為什么所有的植物不能免疫一切疾病？106外界壓力環境下，植物的變異基礎是什么？107是什么引起物質消失？108能否避免物種消亡？109一些恐龍為什么如此龐大？

67

信息科技?

19什么是傳統計算的極限？

1

地球與環境?

10地球內部如何運行？23溫室效應會使地球溫度達到多高？25地球到底能負擔多少人口？53是什么引發了冰期？54使地球磁場逆轉的原因是什么？55是否存在有助于預報的地震先兆？110生態系統對全球變暖的反應如何？

7

能源與資源?

24什么時間用什么能源可以替代石油？50核聚變將最終成為未來的能源嗎？

2

制造與工程

39人類能夠制造最強的激光嗎？40能否制造完美的光學透鏡？41是否可能制造出室溫下的磁性半導體？

3

物質科學?

1宇宙由什么構成？5物理定律能否統一？18化學自組織的發展程度如何？21量子不確定性和非局部性背后是否有更深刻的原理？26宇宙是否唯一？27是什么驅動宇宙膨脹？28第一顆恒星與星系何時產生、怎樣產生？29超高能宇宙射線來自何處？30是什么給類星體提供動力？31黑洞的本質是什么？32正物質為何多于反物質？33質子會衰減嗎？34重力的本質是什么？35時間為何不同于其他維度？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嗎？38是否有解釋所有相關電子系統的統一理論？42什么是高溫超導性之后的成對機制？43能否發展關于湍流動力學和顆粒材料運動學的綜合理論？44是否存在穩定的高原子量元素？45固體中是否有超流動性？如果有，如何解釋？46水的結構如何？47玻璃態物質的本質是什么？48是否存在合理化學合成的極限？49光電電池的最終效率如何？51驅動太陽磁周期的原因是什么？52行星怎樣形成？125對粒子物理標準模型的研究是否會停止在量子Yahg-Mills理論上？

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社會科學

16人類合作行為如何發展？111至今共有多少人種，他們之間有何關聯？112是什么提升了現代人類的行為？113什么是人類文化的根源？114語言和音樂演化的根源是什么？115什么是人種，人種如何進化？116為什么一些國家向前發展，而有些國家的發展停滯？117政府高額赤字對國家利益和經濟增長速度有什么影響？118政治與經濟自由密切相關嗎？119為什么改變撒哈拉地區貧困狀態的努力幾乎全部失敗？

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其他

57自然界中手性原則的起源是什么？94通過計算機進行學習的極限是什么？120有沒有簡單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解？121霍奇閉鏈是代數閉鏈的和嗎？122數學家將會最終給出Navier-Stokes方程的解嗎？123龐加萊實驗能否確定4維空間的球？124黎曼zeta函數的零解都有a+bi形式嗎？

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