125 周年を迎える年に、Science 誌は基本科学研究を推進し、10 年以上にわたり科学を導く上でポジティブな影響を与えてきた 125 の科学的パズルを発表しました。
16 年が経ち、科学と技術は急速に発展し、科学的ブレークスルーが次々と現れています。多くの質問がある程度解決され、いくつかはさらに深く掘り下げられています。「多くの科学分野で大きな変化が起こり、今こそ科学的インスピレーションのために振り返り、前を見つめる素晴らしい時期です。これらの問題は、未来を代表する若者たちの思考の重要な部分になると信じています。」と、2013 年ノーベル化学賞受賞者であり、先進科学者協会の副会長であるマイケル・レヴィット氏は述べました。
交通大学の創立 125 周年を記念する活動の一環として、125 の科学的質問のコレクションは科学者、学生、社会に開放されています。国際的な最前線、グローバルな共通ニーズ、科学の発展を組み合わせ、前向きな主要な科学問題に焦点を当てています。世界のトップ科学者協会もそのリソースを活用し、ノーベル賞、ウルフ賞、ラスカー賞、チューリング賞、マッカーサー天才助成金などの「最強の頭脳」を招待し、人類が直面する現在と未来の科学問題について共に議論します。
Mathematical Sciences 数学#
- 素数はなぜ特別なのか？
What makes prime numbers so special?
- ナビエ–ストークス問題は解決されるのか？
Will the Navier–Stokes problem ever be solved?
- リーマン予想は真実なのか？
Is the Riemann hypothesis true?
Chemistry 化学#
- まだ発見されていない色素はあるのか？
Are there more color pigments to discover?
- 元素周期表は完全になるのか？
Will the periodic table ever be complete?
- 微視的なレベルで界面現象をどのように測定できるのか？
How can we measure interface phenomena on the microscopic level?
- エネルギー貯蔵の未来はどうなるのか？
What is the future for energy storage？
- なぜ生命はキラリティを必要とするのか？
Why does life require chirality?
- 世界のプラスチック廃棄物をどのようにより良く管理できるのか？
How can we better manage the world's plastic waste?
- AI は化学の未来を再定義するのか？
Will AI redefine the future of chemistry?
- 物質はどのようにして生きた材料にプログラムされるのか？
How can matter be programmed into living materials?
- 生物システムにおける繁殖を駆動するものは何か？
What drives reproduction in living systems?
Medicine & Health 医学与健康#
- 次のパンデミックを予測できるのか？
Can we predict the next pandemic?
- 風邪の治療法を見つけることはできるのか？
Will we ever find a cure for the common cold?
- 個々の人にカスタマイズされた薬を設計・製造できるのか？
Can we design and manufacture medicines customized for individual people?
- 人体の組織や臓器は完全に再生できるのか？
Can a human tissue or organ be fully regenerated?
- 免疫の恒常性はどのように維持・調節されるのか？
How is immune homeostasis maintained and regulated?
- 中医学の経絡システムには科学的根拠があるのか？
Is there a scientific basis to the Meridian System in traditional Chinese medicine?
- 次世代のワクチンはどのように作られるのか？
How will the next generation of vaccines be made?
- 抗生物質耐性を克服できるのか？
Can we ever overcome antibiotic resistance?
- 自閉症の病因は何か？
What is the etiology of autism?
- 私たちのマイクロバイオームは健康と病気においてどのような役割を果たすのか？
What role does our microbiome play in health and disease?
- 異種移植は供体臓器の不足を解決できるのか？
Can xenotransplantation solve the shortage of donor organs?
Biology 生命科学#
- 海洋の保護に役立つものは何か？
What could help conservation of the oceans?
- 自分自身の老化を止めることはできるのか？
Can we stop ourselves from aging?
- なぜ一部の細胞だけが他の細胞に変わることができるのか？
Why can only some cells become other cells?
- なぜ一部のゲノムは非常に大きく、他は非常に小さいのか？
Why are some genomes so big and others very small?
- すべての癌を治療することは可能なのか？
Will it be possible to cure all cancers?
- 私たちを特有の人間にする遺伝子は何か？
What genes make us uniquely human?
- 渡り鳥はどのように行き先を知るのか？
How do migratory animals know where they're going?
- 地球上には何種類の生物がいるのか？
How many species are there on Earth?
- 生物はどのように進化するのか？
How do organisms evolve?
- なぜ恐竜はそんなに大きく成長したのか？
Why did dinosaurs grow to be so big?
- 古代の人類は他の類人猿と交配したのか？
Did ancient humans interbreed with other human-like ancestors?
- なぜ人間は犬や猫にそんなに愛着を持つのか？
Why do humans get so attached to dogs and cats?
- 世界の人口は無限に増え続けるのか？
Will the world's population keep growing indefinitely?
- なぜ成長が止まるのか？
Why do we stop growing?
- 絶滅復活は可能なのか？
Is de-extinction possible?
- 人間は冬眠できるのか？
Can humans hibernate?
- 人間の感情はどこから来るのか？
Where do human emotions originate?
- 未来の人間は身体的に異なる姿になるのか？
Will humans look physically different in the future?
- なぜ種の爆発と大量絶滅が起こったのか？
Why were there species explosions and mass extinction?
- ゲノム編集は病気を治すためにどのように使われるのか？
How might genome editing be used to cure disease?
- 細胞は人工的に合成できるのか？
Can a cell be artificially synthesized?
- 生物分子は細胞内でどのように秩序立てて効果的に機能するのか？
How are biomolecules organized in cells to function orderly and effectively?
Astronomy 天文学#
- 空間にはいくつの次元があるのか？
How many dimensions are there in space?
- 宇宙の形はどのようなものか？
What is the shape of the universe?
- ビッグバンはどこから始まったのか？
Where did the big bang start?
- なぜ惑星の軌道は衰退せず、互いに衝突しないのか？
Why don't the orbits of planets decay and cause them to crash into each other?
- 宇宙はいつ死ぬのか？それは膨張し続けるのか？
When will the universe die? Will it continue to expand?
- 他の惑星に永遠に住むことは可能なのか？
Is it possible to live permanently on another planet?
- なぜブラックホールは存在するのか？
Why do black holes exist?
- 宇宙は何でできているのか？
What is the universe made of?
- 私たちは宇宙で唯一の存在なのか？
Are we alone in the universe?
- 宇宙線の起源は何か？
What is the origin of cosmic rays?
- 質量の起源は何か？
What is the origin of mass?
- 時空の最小スケールはどのくらいか？
What is the smallest scale of space-time?
- 水は宇宙のすべての生命に必要なのか、それとも地球の生命だけなのか？
Is water necessary for all life in the universe, or just on Earth?
- 人間が深宇宙探査を行うのを妨げているものは何か？
What is preventing humans from carrying out deep-space exploration?
- アインシュタインの一般相対性理論は正しいのか？
Is Einstein's general theory of relativity correct?
- パルサーはどのように形成されるのか？
How are pulsars formed?
- 私たちの銀河系は特別なのか？
Is our Milky Way Galaxy special?
- 深層バイオスフィアの体積、組成、意義は何か？
What is the volume, composition, and significance of the deep biosphere?
- 人類はいつか地球を離れなければならないのか（それとも試みて死ぬのか）？
Will humans one day have to leave the planet (or die trying)?
- 宇宙の重元素はどこから来るのか？
Where do the heavy elements in the universe come from?
- 密な星と物質の構造を理解することは可能なのか？
Is it possible to understand the structure of compact stars and matter?
- 高エネルギー宇宙ニュートリノの起源は何か？
What is the origin of the high-energy cosmic neutrinos?
- 重力とは何か？
What is gravity？
Physics 物理学#
- 衍射限界はあるのか？
Is there a diffraction limit?
- 高温超伝導の微視的メカニズムは何か？
What is the microscopic mechanism for high-temperature superconductivity?
- 物質における熱伝達の限界は何か？
What are the limits of heat transfer in matter?
- 集団運動の基本原理は何か？
What are the fundamental principles of collective motion?
- 物質の最小構成要素は何か？
What are the smallest building blocks of matter?
- 私たちは光速で移動できるのか？
Will we ever travel at the speed of light?
- 量子不確実性とは何か、なぜそれが重要なのか？
What is quantum uncertainty and why is it important?
- 「万有理論」はいつか存在するのか？
Will there ever be a "theory of everything"?
- なぜ時間は一方向にしか流れないように見えるのか？
Why does time seem to flow in only one direction?
- 暗黒物質とは何か？
What is dark matter?
- 本物の人間サイズの透明マントを作れるのか？
Can we make a real, human-size invisibility cloak?
- 光子の性質や状態に反する粒子は存在するのか？
Are there any particles that behave oppositely to the properties or states of photons?
- ボース–アインシュタイン凝縮体は将来広く使われるのか？
Will the Bose-Einstein condensate be widely used in the future?
- 人間は太陽光に匹敵する非コヒーレントな強いレーザーを作れるのか？
Can humans make intense lasers with incoherence comparable to sunlight?
- 粒子を加速できる最大速度はどのくらいか？
What is the maximum speed to which we can accelerate a particle?
- 量子多体エンタングルメントは量子場よりも基本的なのか？
Is quantum many-body entanglement more fundamental than quantum fields?
- 量子コンピュータの最適なハードウェアは何か？
What is the optimum hardware for quantum computers?
- マクロとミクロの世界を正確にシミュレーションできるのか？
Can we accurately simulate the macro- and microworld?
Information Science 情報科学#
- コンピュータ処理速度に上限はあるのか？
Is there an upper limit to computer processing speed?
- AI は医者の代わりになるのか？
Can AI replace a doctor?
- トポロジカル量子計算は実現できるのか？
Can topological quantum computing be realized?
- DNA は情報保存媒体として機能するのか？
Can DNA act as an information storage medium?
Engineering & Material Science 工程与材料科学#
- 湍流の最終的な統計的不変性は何か？
What is the ultimate statistical invariances of turbulence?
- 現在のエネルギー変換効率の限界を突破するにはどうすればよいか？
How can we break the current limit of energy conversion efficiencies?
- 火星で製造システムを開発するにはどうすればよいか？
How can we develop manufacturing systems on Mars?
- 完全に自動運転車だけの未来は現実的か？
Is a future of only self-driving cars realistic?
Neuroscience 神経科学#
- ニューロンのスパイク列に埋め込まれたコーディング原則は何か？
What are the coding principles embedded in neuronal spike trains?
- 意識はどこに存在するのか？
Where does consciousness lie?
- 人間の記憶はデジタルに保存、操作、移植できるのか？
Can human memory be stored, manipulated, and transplanted digitally?
- なぜ私たちは睡眠を必要とするのか？
Why do we need sleep?
- 依存症とは何か、どのように機能するのか？
What is addiction and how does it work?
- なぜ私たちは恋に落ちるのか？
Why do we fall in love?
- 言語はどのように進化し、脳のどの部分がそれを制御するのか？
How did speech evolve and what parts of the brain control it?
- 非人間の動物はどれほど賢いのか？
How smart are nonhuman animals?
- なぜほとんどの人が右利きなのか？
Why are most people right-handed?
- 神経変性疾患を治療できるのか？
Can we cure neurodegenerative diseases?
- 未来を予測することは可能なのか？
Is it possible to predict the future?
- 複雑な精神障害をより効果的に診断・治療できるのか？
Can we more effectively diagnose and treat complex mental disorders?
Ecology 生态学#
- 地球温暖化を止めることはできるのか？
Can we stop global climate change?
- 余分な二酸化炭素をどこに置くのか？
Where do we put all the excess carbon dioxide?
- 地球の磁場は何によって作られ（なぜそれは動くのか）？
What creates the Earth's magnetic field (and why does it move)?
- 災害的な気象イベント（津波、ハリケーン、地震）をより正確に予測できるのか？
Will we be able to predict catastrophic weather events (tsunami, hurricanes, earthquakes) more accurately?
- 地球上のすべての氷が溶けたらどうなるのか？
What happens if all the ice on the planet melts?
- 環境に優しいプラスチックの代替品を作れるのか？
Can we create an environmentally friendly replacement for plastics?
- ほぼすべての材料がリサイクルされ再利用できる状況を実現できるのか？
Can we achieve a situation where essentially every material can be recycled and reused?
- 小麦、トウモロコシ、米、大豆などの単一作物の終焉をすぐに見ることができるのか？
Will we soon see the end of monocultures like wheat, maize, rice, and soy?
Energy Science 能源科学#
- 化石燃料のない世界で生活できるのか？
Could we live in a fossil-fuel-free world?
- 水素エネルギーの未来はどうなるのか？
What is the future of hydrogen energy?
- 冷融合は実現可能なのか？
Will cold fusion ever be possible?
Artificial Intelligence 人工智能#
- 注射可能な病気と戦うナノボットは現実になるのか？
Will injectable, disease-fighting nanobots ever be a reality?
- 感情を持つロボットを作ることは可能なのか？
Will it be possible to create sentient robots?
- 人間の知能には限界があるのか？
Is there a limit to human intelligence?
- 人工知能は人間を置き換えるのか？
Will artificial intelligence replace humans?
- 集団知能はどのように生まれるのか？
How does group intelligence emerge?
- ロボットや AI は人間の創造性を持つことができるのか？
Can robots or AIs have human creativity?
- 量子人工知能は人間の脳を模倣できるのか？
Can quantum artificial intelligence imitate the human brain?
- 私たちはコンピュータと統合して人間と機械のハイブリッド種を形成できるのか？
Could we integrate with computers to form a human-machine hybrid species?