《Science》杂志：全球科学前沿的 125 个问题（2005年）
前言
为纪念创刊 125 周年，Science 杂志于2005年7月提出了全世界最具挑战性的 125 个重要的科学问题，其中包含 25 个最突出的重点问题（highlighted questions）以及其他 100 个生命科学、物理学、数学等领域的难题。
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%。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。
问题
- 宇宙由什么构成？
- 意识的生物学基础是什么？
- 为什么人类基因会如此之少？
- 遗传变异与人类健康的相关程度如何？
- 物理定律能否统一？
- 人类寿命到底可以延长多久？
- 是什么控制着器官再生？
- 皮肤细胞如何成为神经细胞？
- 单个体细胞怎样成为整株植物？
- 地球内部如何运行？
- 地球人类在宇宙中是否独一无二？
- 地球生命在何处产生、如何产生？
- 什么决定了物种的多样性？
- 什么基因的改变造就了独特的人类？
- 记忆如何存储和恢复？
- 人类合作行为如何发展？
- 怎样从海量生物数据中产生大的可视图片？
- 化学自组织的发展程度如何？
- 什么是传统计算的极限？
- 我们能否有选择地切断某些免疫反应？
- 量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理？
- 能否研制出有效的 HIV 疫苗？
- 温室效应会使地球温度达到多高？
- 什么时间用什么能源可以替代石油？
- 地球到底能负担多少人口？
- 宇宙是否唯一？
- 是什么驱动宇宙膨胀？
- 第一颗恒星与星系何时产生、怎样产生？
- 超高能宇宙射线来自何处？
- 是什么给类星体提供动力？
- 黑洞的本质是什么？
- 正物质为何多于反物质？
- 质子会衰变吗？
- 重力的本质是什么？
- 时间为何不同于其他维度？
- 是否存在比夸克更小的基本粒子？
- 中微子是其自己的反粒子吗？
- 是否有解释所有相关电子系统的统一理论？
- 人类能够制造最强的激光吗？
- 能否制造完美的光学透镜？
- 是否可能制造出室温下的磁性半导体？
- 什么是高温超导性之后的成对机制？
- 能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论？
- 是否存在稳定的高原子量元素？
- 固体中是否有超流动性？如果有，如何解释？
- 水的结构如何？
- 玻璃态物质的本质是什么？
- 是否存在合理化学合成的极限？
- 光电电池的最终效率如何？
- 核聚变将最终成为未来的能源吗？
- 驱动太阳磁周期的原因是什么？
- 行星怎样形成？
- 是什么引发了冰期？
- 使地球磁场逆转的原因是什么？
- 是否存在有助于预报的地震先兆？
- 太阳系的其他 星球上现在和过去是否存在生命？
- 自然界中手性原则的起源是什么？
- 能否预测蛋白质折叠？
- 人体中的蛋白质有多少存在方式？
- 蛋白质如何发现其作用对象？
- 细胞死亡有多少种形式？
- 是什么保持了细胞内的通行顺畅？
- 为什么细胞的成分可以独立于 DNA 而自行复制？
- 基因组中功能不同于 RNA 的角色是什么？
- 基因组中端粒和丝粒的作用是什么？
- 为什么一些基因组很大，另一些又相当紧凑？
- 基因组中的“垃圾”（“junk”）有何作用？
- 新技术能使 DNA 测序的成本降低多少？
- 器官和整个有机体如何了解停止生长的时间？
- 除了继承突变，基因组如何改变？
- 在胚胎期，不对称现象是如何确定的？
- 翼、鳍和面孔如何发育进化？
- 是什么引发了青春期？
- 干细胞是否位于所有肿瘤的中心？
- 肿瘤更容易通过免疫进行控制吗？
- 肿瘤的控制比治愈是否更容易？
- 炎症是所有慢性疾病的主要原因吗？
- 疯牛病会怎样发展？
- 脊椎动物在多大程度上依赖先天免疫系统来抵抗传染病？
- 对抗原而言，免疫记忆需要延长暴露吗？
- 为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎儿？
- 什么与有机体的生物钟同步？
- 迁徙生物怎样发现其迁移路线？
- 为什么要睡眠？
- 人类为什么会做梦？
- 语言学习为什么存在临界期？
- 信息素影响人类行为吗？
- 一般麻醉剂如何发挥作用？
- 导致精神分裂症的原因是什么？
- 引发孤独症的原因是什么？
- 阿兹海默症患者的生命能够延续多久？
- 致瘾的生物学基础是什么？
- 大脑如何建立道德观念？
- 通过 计算机进行学习的极限是什么？
- 有多少个性源于遗传？
- 性别倾向的生物学根源是什么？
- 生命树是生命之间系统关系最好的表达方式吗？
- 地球上有多少物种？
- 什么是物种？
- 横向转移为什么会发生在众多的物种中以及如何发生？
- 谁是世界的共同祖先？
- 植物的花朵如何进化？
- 植物怎样制造细胞壁？
- 如何控制植物生长？
- 为什么所有的植物不能免疫一切疾病？
- 外界压力环境下，植物的变异基础是什么？
- 是什么引起物质消失？
- 能否避免物种消亡？
- 一些恐龙为什么如此庞大？
- 生态系统对全球变暖的反应如何？
- 至今共有多少人种，他们之间有何关联？
- 是什么提升了现代人类的行为？
- 什么是人类文化的根源？
- 语言和音乐演化的根源是什么？
- 什么是人种，人种如何进化？
- 为什么一些国家向前发展，而有些国家的发展停滞？
- 政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响？
- 政治与经济自由密切相关吗？
- 为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努力几乎全部失败？
- 有没有简单的方法确定椭圆曲线是否存在无穷多解？
- 霍奇闭链是代数闭链的和吗？
- 数学家将会最终给出 Navier-Stokes 方程的解吗？
- 庞加莱实验能否确定4维空间的球？
- 黎曼 zeta 函数的零解都有 a+bi 形式吗？
- 对粒子物理标准模型研究是否会停止在量子 Yang-Mills 理论上？