图表：SCIENCE公布的125个最具挑战性科学问题的领域分布

学科领域

科技问题

数量

生命与健康 

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？ 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？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？17怎样从海量生物数据中产生大的可视图片？20我们能否有选择地切断某些免疫反应？22能否研制出有效的HIV疫苗？56太阳系的其他星球上现在和过去是否存在生命？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？ 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？

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信息科技 

19什么是传统计算的极限？

1

地球与环境 

10地球内部如何运行？23温室效应会使地球温度达到多高？25地球到底能负担多少人口？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？110生态系统对全球变暖的反应如何？

7

能源与资源 

24什么时间用什么能源可以替代石油？50核聚变将最终成为未来的能源吗？

2

制造与工程

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？

3

物质科学 

1宇宙由什么构成？5物理定律能否统一？18化学自组织的发展程度如何？21量子不确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？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？51驱动太阳磁周期的原因是什么？52行星怎样形成？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？

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社会科学

16人类合作行为如何发展？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？

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其他

57自然界中手性原则的起源是什么？94通过计算机进行学习的极限是什么？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？

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