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[转载]《Science 125个前沿问题解读》一书即将出版 |《科学通报》
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《Science 125个前沿问题解读》一书即将出版 |《科学通报》
为纪念创刊125周年，Science 杂志编委会于2005年挑选了125个重要的科学前沿问题，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。 《科学通报》在2016~2018年期间，陆续推出了“Science 125个科学前沿问题系列解读”，邀请不同领域科学家就这些科学问题展开论述，点评当前最新研究进展、展望未来研究，对这些问题的研究进行盘点。 近期，《Science 125个前沿问题解读》一书（上、下册）即将由科学出版社出版，敬请关注！ [如需购书请联系邮箱copyright-csb@scichina.org，或致电010-64034767]
序 2005年是Science 杂志创刊125周年。在过去的125年中，这份由发明家爱迪生创办、各专业领域科学家共同编辑的杂志始终与科学的发展与进步同步，激励着一代代科研工作者砥砺前行，并成为世界著名的科学刊物之一。为了表达对过去几代编者执著Science 精神的敬意，由各领域专家组成的杂志编委会挑选了125个挑战全球科学界的重要基础问题作为纪念。 问题意识是科学家的基本素质，问题导向也一直是科学家立项选题的根本所在。发现问题、提出问题是科学研究的前奏和第一步。科学的进步一直都是在围绕着发现问题、解决问题，发现新问题、解决新问题的周而复始过程不断完成的。这125个问题涉及的范围从宇宙构成、地球演化、生命兴起直到人类自身。简单归纳统计，我们发现，其中涉及生命科学的问题约占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%。其余占总数15%的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，突显我们对人类自身以及宇宙奥秘的新奇与寻找答案的渴求。 在125个问题中，关于生命科学领域的问题最多。例如：人类意识的生理基础是什么？为什么人类的基因只有大约2.5万个，远少于先前的预期？基因变异和人类健康的联系有多紧密？人类的寿命究竟能有多久？什么在控制器官再生？皮肤细胞如何能变成神经细胞？人类是否是宇宙中唯一的智慧生命？又比如：地球上的生命何时、何地开始兴起？什么决定物种多样性？是什么基因变异使人类和其他灵长动物区分开来？记忆是如何储存和恢复的？人类的合作行为是如何演化来的？能否研制出有效的艾滋病疫苗？我们能否选择性地“关闭”某些免疫反应？凡此种种，触及了人类的本质与“灵魂”！ 物理领域的问题，如：宇宙的构成究竟如何？描述世界的物理理论能否统一？还有几个问题涉及当前全人类面临的挑战，如：温室效应会将地球加热到什么程度？什么能源、到什么时候能取代石油？地球能容纳人口的上限是多少？还有问题涉及信息学和医学，如：传统计算机的极限在哪里？这些问题，都是困扰人类已久的对客观世界认知的本质问题，触及了人类认知的极限。 现在人们对这些问题，依然存在许多未知。在今后的时间里，人们将致力于研究解决这些问题。Science 杂志编委会说，其中前25个问题最为醒目，也有望不久得到解决。Science 杂志总编唐纳德 · 肯尼迪曾强调，这些大问题中有些可能永远得不到答案，但它们指明了科学家们前进的方向，而解决这些问题的努力也将丰富人类的知识、推动人类进步。 从2005年到2015年，10年过去了，这些问题有了什么样的进展？ 《科学通报》进行了如下的追踪与回应。《科学通报》作为中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的自然科学综合性学术刊物，致力于快速报道自然科学和应用研究的最新研究动态、进展，点评研究动态和学科发展趋势，文章力求在比较宽泛的学术领域产生影响。2015年开始陆续邀请相关领域的百余位专家、学者对这125个问题进行解读。例如，我们邀请中国科学院理论物理研究所的蔡荣根院士解读“黑洞的本质是什么？”；邀请中国石油勘探开发研究院的赵文智院士解读“什么时间用什么能源可以替代石油？”；邀请中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴新智院士解读“人种及其演变”；作为《科学通报》主编的我也对“能否研制出有效的艾滋病疫苗？”提出了自己的看法。 这些解读文章自2016年第1期开始陆续刊出，至2018年，125个问题全部解读完毕，共发表136篇文章。与此同时，《科学通报》微信公众号也陆续推出部分文章的科普版短文，受到较多关注。 为了将精彩的解读内容集中在一起并进行更好的传播，我们将所有发表在《科学通报》的解读文章以《Science 125个前沿问题解读》为题集结成书，在科学出版社出版。专家的解读代表了一方观点、一方理解、一家之言，我们更希望这本书的出版能够激发广大科研工作者与大众更广泛的思考，深入研究，提升人类认知水平，推动人类社会进步。 是为序。 [《科学通报》主编] 2019年4月
意识与多感觉信息整合的最新研究进展 刘睿, 王莉, 蒋毅 科学通报 61 (1), 2-11 (2016); 10.1360/N972015-00666 记忆的动态变化: 记忆的编码、巩固和遗忘 王英英, 朱子建, 吴艳红 科学通报 61 (1), 12-19 (2016); 10.1360/N972015-00653 世纪科学之问“合作行为是如何进化的”——中国学者的回应 王赟, 魏子晗, 沈丝楚, 吴斌, 蔡晓红, 郭慧芳, 周媛, 李纾 科学通报 61 (1), 20-33 (2016); 10.1360/N972015-00613 爱因斯坦的未竟之梦: 物理规律的大统一 杨金民, 王飞 科学通报 61 (4-5), 399-403 (2016); 10.1360/N972015-01308 计算的极限 季铮锋, 夏盟佶 科学通报 61 (4-5), 404-408 (2016); 10.1360/N972015-01363 从“是否存在有助于预报的地震先兆”说起 马瑾 科学通报 61 (4-5), 409-414 (2016); 10.1360/N972015-01239 孤独谱系障碍病因研究的现况 郑毅 科学通报 61 (7), 677-681 (2016); 10.1360/N972015-01210 语言与音乐进化的起源 蒋存梅, 张清芳 科学通报 61 (7), 682-690 (2016); 10.1360/N972015-01144 温室效应会使地球温度上升多高?——关于平衡气候敏感度 姜大膀, 刘叶一 科学通报 61 (7), 691-694 (2016); 10.1360/N972015-01333 恐龙巨型化研究进展 徐星, 赵祺 科学通报 61 (7), 695-700 (2016); 10.1360/N972015-01332 人格有多少是遗传的: 已有的证据与未来的取向 周明洁, 陈杰, 王力, 张建新 科学通报 61 (9), 952-957 (2016); 10.1360/N972015-01178 系统生物学家最终能得到完全一致的生命之树吗? 鲁丽敏, 陈之端, 路安民 科学通报 61 (9), 958-963 (2016); 10.1360/N972015-01355 太阳能电池的最终效率探讨 钱志成, 戴晓, 史鹏, 尹万健, 娄艳辉, 邹贵付 科学通报 61 (9), 964-970 (2016); 10.1360/N972015-01328 质子会衰变吗? 梁午阳, 许甫荣 科学通报 61 (10), 1063-1065 (2016); 10.1360/N972016-00049 核聚变将最终成为未来的能源吗? 陈永静, 葛智刚, 刘丽乐 科学通报 61 (10), 1066-1068 (2016); 10.1360/N972015-01438 粒子物理标准模型是否建立在坚固的数学基础上? 陈斌 科学通报 61 (10), 1069-1071 (2016); 10.1360/N972016-00012 量子非局域、量子纠缠及其可能揭示的新物理 陈哲, 韩永建 科学通报 61 (10), 1072-1074 (2016); 10.1360/N972016-00123 高温超导体的电子配对机制 李涛 科学通报 61 (11), 1148-1150 (2016); 10.1360/N972016-00147 宇宙正反物质不对称的起源 黄发朋, 李明哲, 顾佩洪, 张新民 科学通报 61 (11), 1151-1156 (2016); 10.1360/N972016-00003 类星体的能量之谜 左文文, 吴学兵 科学通报 61 (11), 1157-1163 (2016); 10.1360/N972016-00108 触发和驱动第四纪冰期的机制是什么? 鹿化煜, 王珧 科学通报 61 (11), 1164-1172 (2016); 10.1360/N972015-01294 脑内LTCCs在药物成瘾形成过程中的调控机制 金书博, 沈芳, 段颖, 李鸣, 隋南 科学通报 61 (11), 1173-1180 (2016); 10.1360/N972015-01037 信息素影响人类行为吗? 叶玉婷, 陈科璞, 周雯 科学通报 61 (13), 1389-1394 (2016); 10.1360/N972015-01287 地磁倒转的原因是什么? 李力刚 科学通报 61 (13), 1395-1400 (2016); 10.1360/N972015-01299 是否可能制造出室温下的磁性半导体? 赵建华 科学通报 61 (13), 1401-1406 (2016); 10.1360/N972015-01392 玻璃态物质的本质 张勤远, 王伟超, 姜中宏 科学通报 61 (13), 1407-1413 (2016); 10.1360/N972015-01321 什么是性倾向的生物学根源? 沈政 科学通报 61 (16), 1733-1747 (2016); 10.1360/N972015-01212 太阳能电池效率分析 魏世源, 孙伟海, 陈志坚, 肖立新 科学通报 61 (16), 1748-1753 (2016); 10.1360/N972016-00345 宇宙是由什么构成的? 张鹏杰 科学通报 61 (16), 1754-1757 (2016); 10.1360/N972016-00161 行星形成 叶永烜 科学通报 61 (16), 1758-1761 (2016); 10.1360/N972016-00118 能否避免物种灭绝? 蒋志刚 科学通报 61 (18), 1978-1982 (2016); 10.1360/N972015-01319 细胞命运之终点——细胞死亡 李容, 王新文, 杨晓辉, 高山 科学通报 61 (18), 1983-1987 (2016); 10.1360/N972016-00148 “是否存在有助于预报的地震前兆”的讨论 刘杰, 张国民 科学通报 61 (18), 1988-1994 (2016); 10.1360/N972015-01261 地球内部物质的运动与动力 滕吉文, 宋鹏汉, 张雪梅, 刘有山, 乔勇虎, 马学英 科学通报 61 (18), 1995-2019 (2016); 10.1360/N972015-01275 黑洞的本质 蔡荣根, 曹利明 科学通报 61 (19), 2083-2095 (2016); 10.1360/N972016-00186 宜居环境与地外生命 田丰 科学通报 61 (19), 2093-2100 (2016); 10.1360/N972016-00030 人类寿命到底能延长多久? 何琪杨 科学通报 61 (21), 2331-2336 (2016); 10.1360/N972016-00619 地球上有多少物种? 蒋志刚 科学通报 61 (21), 2337-2343 (2016); 10.1360/N972015-01320 什么是物种: 进化连续性与分类间断性冲突的产物 卢宝荣, 王哲 科学通报 61 (24), 2663-2669 (2016); 10.1360/N972016-00553 蛋白折叠预测 马彬广 科学通报 61 (24), 2670-2680 (2016); 10.1360/N972016-00658 过去十万年里的四种人及其间的关系 吴新智, 崔娅铭 科学通报 61 (24), 2681-2687 (2016); 10.1360/N972016-00574 细胞内膜系统的跨膜分子运输 曹禹, 夏莹 科学通报 61 (25), 2762-2766 (2016); 10.1360/N972016-00696 我们能否选择性地阻断特定的免疫反应? 黄文锋, 鄢慧民 科学通报 61 (25), 2767-2771 (2016); 10.1360/N972016-00682 遗传变异与人类健康 黄辉, 邓建莲, 张欣鑫, 李扬, 彭智宇 科学通报 61 (25), 2772-2781 (2016); 10.1360/N972016-00586 “现代人类行为是如何形成的?”: 心理学的视角 白学军, 李卉 科学通报 61 (25), 2782-2785 (2016); 10.1360/N972016-00316 为什么存在语言学习的关键期? 李甦, 杨玉芳 科学通报 61 (25), 2786-2792 (2016); 10.1360/N972016-00062 是否存在稳定的高原子序数原子核? 梁午阳, 许甫荣 科学通报 61 (26), 2869-2871 (2016); 10.1360/N972016-00737 化学自组装之路: 我们能够走多远? 黎占亭 科学通报 61 (26), 2872-2875 (2016); 10.1360/N972016-00876 利用免疫系统控制癌症 罗灿, 韩为东 科学通报 61 (26), 2876-2882 (2016); 10.1360/N972016-00276 超高能宇宙线源于何处? 曹臻 科学通报 61 (27), 2967-2972 (2016); 10.1360/N972016-00739 驱动太阳磁周期的原因是什么? 姜杰, 汪景琇, 张敬华, 毕少兰 科学通报 61 (27), 2973-2985 (2016); 10.1360/N972016-00555 病原体感染的天然免疫防御效应 刘光伟 科学通报 61 (27), 2986-2995 (2016); 10.1360/N972016-00330 母-胎免疫耐受研究进展 王松存, 杜美蓉, 李大金 科学通报 61 (27), 2996-3001 (2016); 10.1360/N972016-00666 “垃圾”DNA的奥秘 张常, 王新文, 王亮, 高山 科学通报 61 (28-29), 3079-3084 (2016); 10.1360/N972016-00381 记忆性T细胞形成与维持是否依赖于抗原刺激的相关研究进展 任甲子, 李斌 科学通报 61 (28-29), 3085-3090 (2016); 10.1360/N972016-00797 液态水的结构研究进展 邓耿, 尉志武 科学通报 61 (30), 3181-3187 (2016); 10.1360/N972016-00924 浅析基因组大小的进化机制 石米娟, 程莹寅, 张婉婷, 夏晓勤 科学通报 61 (30), 3188-3195 (2016); 10.1360/N972016-00728 表观遗传信息的跨代传递 徐鹏, 于文强 科学通报 61 (32), 3405-3412 (2016); 10.1360/N972016-00785 脊椎动物附肢发育及进化机制的研究进展 祁飞燕, 施鹏 科学通报 61 (32), 3413-3419 (2016); 10.1360/N972016-00827 早期综合干预有助延缓阿尔茨海默症的发生 赫荣乔 科学通报 61 (32), 3420-3427 (2016); 10.1360/N972016-00100 生命是否只存在于地球? 林杨挺 科学通报 61 (32), 3428-3434 (2016); 10.1360/N972016-00747 植物的发育: 从细胞到个体 罗林杰, 曾健, 田朝霞, 赵忠 科学通报 61 (33), 3532-3540 (2016); 10.1360/N972016-00906 NLRP3炎症小体: 2型糖尿病治疗的新靶点? 姜华, 周荣斌 科学通报 61 (33), 3541-3547 (2016); 10.1360/N972016-00653 突破通过机器进行学习的极限 史忠植 科学通报 61 (33), 3548-3556 (2016); 10.1360/N972016-00741 政治与经济自由密切相关吗? 靳继东, 张馨月 科学通报 61 (33), 3557-3563 (2016); 10.1360/N972016-00879 植物细胞壁研究与生物质改造利用 黄成, 李来庚 科学通报 61 (34), 3623-3629 (2016); 10.1360/N972016-00680 人种及其演变 吴新智, 崔娅铭 科学通报 61 (34), 3630-3637 (2016); 10.1360/N972016-00971 椭圆曲线的有理数解 陈亦飞 科学通报 61 (34), 3638-3643 (2016); 10.1360/N972016-00926 从生物大数据到知识大发现: 十年进展与未来展望 张学工, 江瑞, 汪小我, 古槿, 陈挺 科学通报 61 (36), 3869-3877 (2016); 10.1360/N972016-00900 表观遗传学修饰的遗传模式及其研究进展 沈双, 路则明, 金景姬, 蔡勇 科学通报 61 (36), 3878-3886 (2016); 10.1360/N972016-00972 植物再生的研究进展 孙贝贝, 刘杰, 葛亚超, 盛李宏, 陈吕琴, 胡小梅, 杨仲南, 黄海, 徐麟 科学通报 61 (36), 3887-3902 (2016); 10.1360/N972016-00629 是否存在关联电子体系的统一理论 李涛 科学通报 62 (1), 5-8 (2017); 10.1360/N972016-00985 氯胺酮的临床作用与机制研究进展 曹帅, 王韵 科学通报 62 (1), 9-15 (2017); 10.1360/N972016-00846 朊病毒疾病将如何发展? 张会侠, 师润, 李朝阳 科学通报 62 (1), 16-24 (2017); 10.1360/N972016-00913 人类基因知多少 刘顺, 屈良鹄 科学通报 62 (7), 619-625 (2017); 10.1360/N972016-00761 动物体尺寸的控制机理 马启旺, 张婷, 左为 科学通报 62 (7), 626-630 (2017); 10.1360/N972016-01099 高通量测序解析哺乳动物飞行进化的分子机制 王喆, 张树义 科学通报 62 (7), 631-634 (2017); 10.1360/N972016-00954 是什么引发了青春期? 苏彦捷, 姜玮丽, 魏祺, 尚思源 科学通报 62 (8), 749-758 (2017); 10.1360/N972016-00258 蛋白质翻译后修饰在蛋白质-蛋白质相互作用中的调控作用 侯天云, 陆小鹏, 朱卫国 科学通报 62 (8), 759-769 (2017); 10.1360/N972016-00833 精子中表观遗传机制及环境对父源表观遗传影响概述 李文静, 王司清, 蓝斐 科学通报 62 (8), 770-779 (2017); 10.1360/N972016-00790 宇宙是唯一的吗? 陈学雷 科学通报 62 (11), 1103-1110 (2017); 10.1360/N972017-00039 受限水的超流特性 王奉超, 孙长庆, 吴恒安 科学通报 62 (11), 1111-1114 (2017); 10.1360/N972016-01259 能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论? 陆夕云, 林建忠 科学通报 62 (11), 1115-1118 (2017); 10.1360/N972016-01209 什么引起五次生物大灭绝? 沈树忠, 张华 科学通报 62 (11), 1119-1135 (2017); 10.1360/N972017-00013 迁徙鸟类如何发现其迁移路线? 熊鹰, 蔡天龙, 雷富民 科学通报 62 (12), 1204-1213 (2017); 10.1360/N972016-00936 植物与病原物的相互作用及协同进化 张丹丹, 邱金龙 科学通报 62 (12), 1214-1220 (2017); 10.1360/N972016-01303 水平基因转移及其发生机制 黄锦岭 科学通报 62 (12), 1221-1225 (2017); 10.1360/N972016-00639 人类独特表型遗传基础的研究进展 罗鑫, 张栋秦, 宿兵 科学通报 62 (13), 1324-1332 (2017); 10.1360/N972016-01063 细胞器不依赖于DNA的复制——中心体自主复制解读 梁前进 科学通报 62 (13), 1333-1345 (2017); 10.1360/N972016-00916 Hodge猜想 付保华 科学通报 62 (13), 1346-1349 (2017); 10.1360/N972017-01397 引力的本质是什么? 秦成刚, 邵成刚, 涂良成 科学通报 62 (15), 1555-1558 (2017); 10.1360/N972016-00948 人类的面孔如何从鱼形祖先演化而来? 朱幼安, 朱敏 科学通报 62 (15), 1559-1568 (2017); 10.1360/N972017-00097 哺乳动物早期胚胎第一次细胞谱系形成 聂晓庆, 卢绪坤, 李磊 科学通报 62 (15), 1569-1577 (2017); 10.1360/N972017-00094 中微子是其自身的反粒子吗? 周顺 科学通报 62 (17), 1798-1801 (2017); 10.1360/N972017-00374 能否制造完美的光学透镜? 包刚, 何赛灵, 马云贵 科学通报 62 (17), 1802-1805 (2017); 10.1360/N972017-00270 癌干细胞是肿瘤生长和复发的根源 窦骏 科学通报 62 (17), 1806-1814 (2017); 10.1360/N972017-00228 艾滋病疫苗的科学挑战和应对策略 邵一鸣 科学通报 62 (17), 1815-1822 (2017); 10.1360/N972016-01446 共同祖先的遗传物质、细胞特性与代谢特征的探讨 谢娟娟, 王风平 科学通报 62 (19), 2025-2032 (2017); 10.1360/N972016-00950 什么决定了物种的多样性? 葛颂 科学通报 62 (19), 2033-2041 (2017); 10.1360/N972017-00125 新技术能使DNA测序的成本降低多少? 石铁流 科学通报 62 (19), 2042-2046 (2017); 10.1360/N972016-01107 夸克有内部结构吗? 赵强 科学通报 62 (19), 2047-2049 (2017); 10.1360/N972017-00464 人们能够建成最强的激光吗? 蒋红兵 科学通报 62 (19), 2050-2054 (2017); 10.1360/N972017-00273 是否存在合理化学合成的极限? 许正双, 叶涛 科学通报 62 (21), 2313-2322 (2017); 10.1360/N972017-00477 花是如何起源的? 山红艳, 孔宏智 科学通报 62 (21), 2323-2334 (2017); 10.1360/N972016-01355 马尔萨斯人口论仍然是错的 曾毅 科学通报 62 (21), 2335-2345 (2017); 10.1360/N972016-00753 鳍与四肢如何发育和演化? 张晓娟, 朱要军, 丁苗, 桂建芳 科学通报 62 (22), 2453-2464 (2017); 10.1360/N972017-00512 自然界中同型手性起源的难题 何裕建 科学通报 62 (22), 2465-2472 (2017); 10.1360/N972016-00959 哺乳动物生物钟同步化的研究进展 秦曦明, 郭金虎 科学通报 62 (25), 2849-2856 (2017); 10.1360/N972017-00542 人体与哺乳动物的生物钟同步机制及疾病 黄海鹏, 傅肃能 科学通报 62 (25), 2857-2866 (2017); 10.1360/N972016-00862 大脑是如何建立道德观念的: 道德的认知神经机制研究进展与展望 王云强, 郭本禹 科学通报 62 (25), 2867-2875 (2017); 10.1360/N972017-00555 非编码RNA研究概述 陈亮, 单革 科学通报 62 (27), 3236-3244 (2017); 10.1360/N972017-00384 端粒与着丝粒——染色体上的高度重复序列区域 樊起傅, 付钰 科学通报 62 (27), 3245-3255 (2017); 10.1360/N972016-01145 人体内有多少种蛋白质 王美林, 张润东, 苏丹 科学通报 62 (27), 3256-3261 (2017); 10.1360/N972016-01016 抗癌持久战: 彻底治愈还是带癌生存 韩雅婷, 王玺 科学通报 62 (28-29), 3285-3289 (2017); 10.1360/N972017-00360 什么控制着器官再生? 裴端卿 科学通报 62 (28-29), 3290-3294 (2017); 10.1360/N972017-00538 高等植物如何适应环境变化 陈凡 科学通报 62 (28-29), 3295-3301 (2017); 10.1360/N972017-00563 为什么有些国家向前发展, 而有些国家发展停滞 余振 科学通报 62 (28-29), 3302-3308 (2017); 10.1360/N972016-00987 皮肤细胞如何成为神经细胞? 裴端卿 科学通报 62 (33), 3802-3806 (2017); 10.1360/N972017-00536 四维光滑Poincaré猜测 邓少雄, 朱熹平 科学通报 62 (33), 3807-3810 (2017); 10.1360/N972017-00962 政府高额赤字对国家利益和经济增长速度有什么影响? 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