2005年，Science杂志为纪念创刊125周年，发表了125个最重要的前沿科学问题：

1 宇宙由什么构成? 【物理学】

What is the universe made of?

2 意识的⽣物学基础是什么? 【生物学】

What is the biological basis of consciousness?

3 为什么⼈类基因会如此之少? 【生物学】

Why do humans have so few genes?

4 遗传变异与⼈类健康的相关程度如何? 【生物学】

To what extent are genetic variation and personal health linked?

5 物理定律能否统⼀? 【物理学】

Can the laws of physics be unified?

6 ⼈类寿命到底可以延长多久? 【生物学】

How much can human life span be extended?

7 是什么控制着器官再⽣? 【生物学】

What controls organ regeneration?

8 ⽪肤细胞如何成为神经细胞? 【生物学】

How can a skin cell become a nerve cell?

9 单个体细胞怎样成为整株植物? 【生物学】

How does a single somatic cell become a whole plant?

10 地球内部如何运⾏? 【物理学】

How does earths interior work?

11 地球⼈类在宇宙中是否独⼀⽆⼆? 【物理学】

Are we alone in the universe?

12 地球⽣命在何处产⽣、如何产⽣? 【生物学】

How and where did life on earth arise?

13 什么决定了物种的多样性? 【生物学】

What determines species diversity?

14 什么基因的改变造就了独特的⼈类? 【生物学】

What genetic changes made us uniquely human?

15 记忆如何存储和恢复? 【生物学】

How are memories stored and retrieved?

16 ⼈类合作⾏为如何发展? 【生物学】

How did cooperative behavior evolve?

17 怎样从海量⽣物数据中产⽣⼤的可视图⽚? 【计算机科学】

How will big pictures emerge from a sea of biological data?

18 化学⾃组织的能发展到什么程度? 【化学】

How far can we push chemical self-assembly?

19 什么是传统计算的极限? 【数学】

What are the limits of conventional computing?

20 我们能否有选择地切断某些免疫反应? 【生物学】

Can we selectively shut off immune responses?

21 量⼦不确定性和⾮局部性背后是否有更深刻的原理? 【物理学】

Do deeper principles underlie quantum uncertainty and nonlocality?

22 能否研制出有效的HIV疫苗? 【生物学】

Is an effective HIV vaccine feasible?

23 温室效应会使地球温度达到多⾼? 【物理学】

How hot will the greenhouse world be?

24 什么时间⽤什么能源可以替代⽯油? 【化学】

What can replace cheap oil -- and when?

25 地球到底能负担多少⼈口? 【社会学】

Will Malthus Continue to be wrong?

26 宇宙是否唯⼀? 【物理学】

Is ours the only universe?

27 是什么驱动宇宙膨胀? 【物理学】

What drove cosmic inflation?

28 第⼀颗恒星与星系何时产⽣、怎样产⽣? 【物理学】

When and how did the first stars and galaxies form?

29 超⾼能宇宙射线来⾃何处? 【物理学】

Where do ultrahigh-energy cosmic rays come from?

30 是什么给类星体提供动⼒? 【物理学】

What powers quasars?

31 ⿊洞的本质是什么? 【物理学】

What is the nature of black holes?

32 正物质为何多于反物质? 【物理学】

Why is there more matter than antimatter?

33 质⼦会衰减吗? 【物理学】

Does the proton decay?

34 重⼒的本质是什么? 【物理学】

What is the nature of gravity?

35 时间为何不同于其他维度? 【物理学】

Why is time different from other dimensions?

36 是否存在⽐夸克更⼩的基本粒⼦? 【物理学】

Are there smaller building blocks than quarks?

37 中微⼦是其⾃⼰的反粒⼦吗? 【物理学】

Are neutrinos their own antiparticles?

38 是否有解释所有相关电⼦系统的统⼀理论? 【物理学】

Is there a unified theory explaining all correlated electron systems?

39 ⼈类能够制造最强的激光吗? 【物理学】

What is the most powerful laser researchers can build?

40 能否制造完美的光学透镜? 【物理学】

Can researchers make a perfect optical lens?

41 是否可能制造出室温下的磁性半导体? 【物理学】

Is it possible to create magnetic semiconductors that work at room temperature?

42 什么是⾼温超导性之后的成对机制? 【物理学】

What is the pairing mechanism behind high-temperature superconductivity?

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? 【物理学】

Can we develop a general theory of the dynamics of turbulent flows and the motion of granular materials?

44 是否存在稳定的⾼原⼦量元素? 【化学】

Are there stable high-atomic-number elements?

45 固体中是否有超流动性?如果有，如何解释? 【物理学】

Is superfluidity possible in a solid? If so, how?

46 ⽔的结构如何? 【化学】

What is the structure of water?

47 玻璃态物质的本质是什么? 【物理学】

What is the nature of the glassy state?

48 是否存在合理化学合成的极限? 【化学】

Are there limits to rational chemical synthesis?

49 光电电池的最终效率如何? 【物理学】

What is the ultimate efficiency of photovoltaic cells?

50 核聚变将最终成为未来的能源吗? 【物理学】

Will fusion always be the energy source of the future?

51 驱动太阳磁周期的原因是什么? 【物理学】

What drives the solar magnetic cycle?

52 ⾏星怎样形成? 【物理学】

How do planets form?

53 是什么引发了冰期? 【物理学】

What causes ice ages?

54 使地球磁场逆转的原因是什么? 【物理学】

What causes reversals in Earths magnetic field?

55 是否存在有助于预报的地震先兆? 【物理学】

Are there earthquake precursors that can lead to useful predictions?

56 太阳系的其他星球上现在和过去是否存在⽣命? 【物理学】

Is there—or was there—life elsewhere in the solar system?

57 ⾃然界中⼿性原则的起源是什么? 【化学】

What is the origin of homochirality in nature?

58 能否预测蛋⽩质折叠? 【生物学】

Can we predict how proteins will fold?

59 ⼈体中的蛋⽩质有多少存在⽅式? 【生物学】

How many proteins are there in humans?

60 蛋⽩质如何发现其作⽤对象? 【生物学】

How do proteins find their partners?

61 细胞死亡有多少种形式? 【生物学】

How many forms of cell death are there?

62 是什么保持了细胞内的通⾏顺畅? 【生物学】

What keeps intracellular traffic running smoothly?

63 为什么细胞的成分可以独⽴于DNA⽽⾃⾏复制? 【生物学】

What enables cellular components to copy themselves independent of DNA?

64 基因组中功能不同于RNA的⾓⾊是什么? 【生物学】

What roles do different forms of RNA play in genome function?

65 基因组中端粒和丝粒的作⽤是什么? 【生物学】

What role do telomeres and centromeres play in genome function?

66 为什么⼀些基因组很⼤，另⼀些又相当紧凑? 【生物学】

Why are some genomes really big and others quite compact?

67 基因组中的“垃圾”(“junk”)有何作⽤? 【生物学】

What is all that “junk” doing in our genomes?

68 新技术能使DNA测序的成本降低多少? 【生物学】

How much will new technologies lower the cost of sequencing?

69 器官和整个有机体如何了解停⽌⽣长的时间? 【生物学】

How do organs and whole organisms know when to stop growing?

70 除了继承突变，基因组如何改变? 【生物学】

How can genome changes other than mutations be inherited?

71 在胚胎期，不对称现象是如何确定的? 【生物学】

How is asymmetry determined in the embryo?

72 翼、鳍和⾯孔如何发育进化? 【生物学】

How do limbs, fins, and faces develop and evolve?

73 是什么引发了青春期? 【生物学】

What triggers puberty?

74 ⼲细胞是否位于所有肿瘤的中⼼? 【生物学】

Are stem cells at the heart of all cancers?

75 肿瘤更容易通过免疫进⾏控制吗? 【生物学】

Is cancer susceptible to immune control?

76 肿瘤的控制⽐治愈是否更容易? 【生物学】

Can cancers be controlled rather than cured?

77 炎症是所有慢性疾病的主要原因吗? 【生物学】

Is inflammation a major factor in all chronic diseases?

78 疯⽜病会怎样发展? 【生物学】

How do prion diseases work?

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? 【生物学】

How much do vertebrates depend on the innate immune system to fight infection?

80 对抗原⽽⾔，免疫记忆需要延长暴露吗? 【生物学】

Does immunologic memory require chronic exposure to antigens?

81 为什么孕妇的免疫系统不拒绝其胎⼉? 【生物学】

Why doesnt a pregnant woman reject her fetus?

82 什么与有机体的⽣物钟同步? 【生物学】

What synchronizes an organisms circadian clocks?

83 迁徙⽣物怎样发现其迁移路线? 【生物学】

How do migrating organisms find their way?

84 为什么要睡眠? 【生物学】

Why do we sleep?

85 ⼈类为什么会做梦? 【生物学】

Why do we dream?

86 语⾔学习为什么存在临界期? 【生物学】

Why are there critical periods for language learning?

87 信息素影响⼈类⾏为吗? 【生物学】

Do pheromones influence human behavior?

88 ⼀般⿇醉剂如何发挥作⽤? 【生物学】

How do general anesthetics work?

89 导致精神分裂症的原因是什么? 【生物学】

What causes schizophrenia?

90 引发孤独症的原因是什么? 【生物学】

What causes autism?

91 阿兹海默症患者的⽣命能够延续多久? 【生物学】

To what extent can we stave off Alzheimers?

92 致瘾的⽣物学基础是什么? 【生物学】

What is the biological basis of addiction?

93 ⼤脑如何建⽴道德观念? 【生物学】

Is morality hardwired into the brain?

94 通过计算机进⾏学习的极限是什么? 【计算机科学】

What are the limits of learning by machines?

95 有多少个性源于遗传? 【生物学】

How much of personality is genetic?

96 性别倾向的⽣物学根源是什么? 【生物学】

What is the biological root of sexual orientation?

97 ⽣命树是⽣命之间系统关系最好的表达⽅式吗? 【生物学】

Will there ever be a tree of life that systematists can agree on?

98 地球上有多少物种? 【生物学】

How many species are there on Earth?

99 什么是物种? 【生物学】

What is a species?

100 横向转移为什么会发⽣在众多的物种中以及如何发⽣? 【生物学】

Why does lateral transfer occur in so many species and how?

101 谁是世界的共同祖先? 【生物学】

Who was LUCA (the last universal common ancestor)?

102 植物的花朵如何进化? 【生物学】

How did flowers evolve?

103 植物怎样制造细胞壁? 【生物学】

How do plants make cell walls?

104 如何控制植物⽣长? 【生物学】

How is plant growth controlled?

105 为什么所有的植物不能免疫⼀切疾病? 【生物学】

Why arent all plants immune to all diseases?

106 外界压⼒环境下，植物的变异基础是什么? 【生物学】

What is the basis of variation in stress tolerance in plants?

107 是什么引起物质消失? 【物理学】

What caused mass extinctions?

108 能否避免物种消亡? 【生物学】

Can we prevent extinction?

109 ⼀些恐龙为什么如此庞⼤? 【生物学】

Why were some dinosaurs so large?

110 ⽣态系统对全球变暖的反应如何? 【生物学】

How will ecosystems respond to global warming?

111 ⾄今共有多少⼈种，他们之间有何关联? 【生物学】

How many kinds of humans coexisted in the recent past, and how did they relate?

112 是什么提升了现代⼈类的⾏为? 【生物学】

What gave rise to modern human behavior?

113 什么是⼈类⽂化的根源? 【生物学】

What are the roots of human culture?

114 语⾔和⾳乐演化的根源是什么? 【生物学】

What are the evolutionary roots of language and music?

115 什么是⼈种，⼈种如何进化? 【生物学】

What are human races, and how did they develop?

116 为什么⼀些国家向前发展，⽽有些国家的发展停滞? 【社会学】

Why do some countries grow and others stagnate?

117 政府⾼额⾚字对国家利益和经济增长速度有什么影响? 【社会学】

What impact do large government deficits have on a countrys interest rates and economic growth rate?

118 政治与经济⾃由密切相关吗? 【社会学】

Are political and economic freedom closely tied?

119 为什么改变撒哈拉地区贫困状态的努⼒⼏乎全部失败? 【社会学】

Why has poverty increased and life expectancy declined in sub-Saharan Africa?

120 有没有简单的⽅法确定椭圆曲线是否存在⽆穷多解? 【数学】

Is there a simple test for determining whether an elliptic curve has an infinite number of rational solutions?

121 霍奇闭链是代数闭链的和吗? 【数学】

Can a Hodge cycle be written as a sum of algebraic cycles?

122 数学家将会最终给出Navier-Stokes（纳维-斯托克斯）⽅程的解吗? 【数学】

Will mathematicians unleash the power of the Navier-Stokes equations?

123 庞加莱实验能否确定4维空间的球? 【数学】

Does Poincarés test identify spheres in four-dimensional space?

124 黎曼zeta函数的零解都有a+bi形式吗? 【数学】

Do mathematically interesting zero-value solutions of the Riemann zeta function all have the form a + bi?

125 对粒⼦物理标准模型的研究是否会停⽌在量⼦Yahg-Mills（杨-⽶）理论上? 【物理学】

Does the Standard Model of particle physics rest on solid mathematical foundations?

reference: https://science.sciencemag.org/content/309/5731