最具挑战性的50个科学问题
地球科学问答挑战及解答
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science公布的125个重大科学问题
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
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
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
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
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
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。
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以下是科学家提出的目前最具有挑战性的50个科学问题：
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?。