根据2021年5月14日Science发布的最新125个前沿问题（’125 questions: Exploration and discovery‘），共有23个天文学问题，18个物理学问题，4个工程和材料科学，3个能源科学。

一、天文学：

1.空间中有多少维度？

2. 宇宙的形状是什么样子的？

3. 大爆炸是从哪里开始的？

4. 为什么行星的轨道不衰减，然后它们撞到彼此？

5. 宇宙什么时候死亡？它会持续扩张么？

6. 永久居住在其他行星上可能么？

7. 为什么黑洞存在？

8. 宇宙的构成问题。(暗能量暗物质到底是什么？）

9. 宇宙高能射线的起源是什么？

10. 我们在宇宙中是孤独的么？

11. 质量的起源是什么？

12. 我们的银河系是特别的么？

13. 时空的最小尺度是多少？

14. 爱因斯坦的广义相对论正确么？（是指宇宙尺度的长程上或者强场条件下广义相对论是否还能成立！这个问题是针对黑洞附近的强场条件提出的，因为现在已经有条件观测引力波，所以要考虑广义相对论在强场条件下的成立情况。）

15. 液态水是所有生命都必须的么？还是只在地球上成立？ 

16. 脉冲星是如何形成的？

17. 是什么阻碍了人类进行深空探索？

18. 深层生物圈的体积、组成和重要性是什么？

19. 人类有一天会离开地球（或死于尝试）吗？

20. 是否有可能理解致密恒星和物质的结构？

21. 高能宇宙中微子的起源是什么？

22. 引力是什么？

23. 宇宙中的重元素从何而来？

二、物理学：

1.存在光学衍射极限么？（似乎指的是荧光显微方向在远小于光波长下的极限成像）

2. 高温超导的微观机制是什么？

3. 物质中传热的极限是什么？

4. 集体运动的基本原理是什么？（collective motion方向，不清楚可不可以这样翻译）

5. 我们会以光速旅行吗？

6. 什么是量子不确定性，为什么它很重要？

7. 物质的最小组成部分是什么？

8. 为什么时间似乎只向一个方向流动？

9. 是否有任何粒子的行为与光子的性质或状态相反？

10. 玻色-爱因斯坦凝聚未来会广泛应用吗？

11. 我们可以将粒子加速到的最大速度是多少？

12. 我们能准确地模拟宏观和微观世界吗？

13. 人类能否制造出与太阳光相当的非相干性强激光？

14. 量子多体纠缠比量子场更基本吗？

15. 我们能制造出真人大小的隐形斗篷吗？

16. 会有“万有理论”吗？

17. 什么是暗物质？

18. 量子计算机的最佳硬件是什么？

三、工程和材料科学：

1.湍流的最终统计不变性是什么？

2. 我们如何在火星上开发制造系统？(人类将来可以回归母星了？）

3. 我们如何打破目前对能量转换效率的限制？

4. 只有自动驾驶汽车的未来现实吗？

四、能源科学：

1.我们能生活在一个没有化石燃料的世界吗？

2. 氢能的未来在哪里？

3. 冷聚变有可能吗？

原文链接：125 questions: Exploration and discovery

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Science在2005年发布了当时全世界最前沿的125个科学问题，以庆祝Science创刊125周年。

以下是Science发表的早起版本中关于物理学及其相关科学的话题，大家可以对比一下不同：

1 宇宙由什么构成?

5 物理定律能否统一?

10 地球内部如何运行?

11 地球人类在宇宙中是否独一无二?

21 量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?

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?

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?

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?