在其 125 周年纪念年，《科学》杂志发布了 125 个推动基础科学研究的科学难题，这些难题在过去十多年中对科学的指导产生了积极影响。
十六年后，科学和技术迅速发展，科学突破层出不穷。许多问题在一定程度上得到了回答，有些问题更是深入探讨。“许多科学领域发生了重大变化，现在是回顾和展望科学灵感的好时机。我相信这些问题将成为代表未来的年轻人思考的重要部分。”2013 年诺贝尔化学奖获得者、领先科学家协会副会长迈克尔・莱维特在他的演讲中说道。
作为纪念交通大学成立 125 周年的活动之一，125 个科学问题的征集面向科学家、学生和社会开放。它结合了国际前沿、全球共同需求和科学发展，聚焦于前瞻性的重大科学问题。世界顶尖科学家协会也利用其资源，邀请诺贝尔奖、沃尔夫奖、拉斯克奖、图灵奖和麦克阿瑟天才奖等世界 “最强大脑”，共同讨论人类面临的当前和未来科学问题。
数学科学#
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什么使素数如此特别？
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纳维尔 - 斯托克斯问题会得到解决吗？
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黎曼猜想是真的吗？
化学#
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还有更多色彩元素可发现吗？
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元素周期表会完整吗？
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如何在微观层面测量界面现象？
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能量存储的未来是怎样的？
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为什么生命需要手性？
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我们如何更好地管理世界上的塑料废物？
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AI 会重新定义化学的未来吗？
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物质如何被编码而成为生命材料？
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是什么驱动生命系统的复制？
医学与健康#
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我们可以预测下一次流行病吗？
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我们会找到治疗感冒的方法吗？
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我们可以设计和制造出为个人定制的药物吗？
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人体组织或器官可以完全再生吗？
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如何维持和调节免疫稳态？
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中医的经络系统有科学依据吗？
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下一代疫苗将如何生产？
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我们能否克服抗生素耐药性？
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自闭症的病因是什么？
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我们的微生物组在健康和疾病中扮演什么角色？
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异种移植能否解决供体器官的短缺问题？
生命科学#
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什么可以帮助保护海洋？
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我们可以阻止自己衰老吗？
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为什么只有一些细胞会变成其他细胞？
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为什么有些基因组非常大而另一些却很小？
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有可能治愈所有癌症吗？
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哪些基因使我们人类与众不同？
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迁徙动物如何知道它们要去哪里？
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地球上有多少物种？
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有机体是如何进化的？
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为什么恐龙长得如此之大？
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远古人类是否曾与其他类人祖先杂交？
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人类为什么会对猫狗如此着迷？
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世界人口会无限增长吗？
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我们为什么会停止生长？
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能否复活灭绝生物？
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人类可以冬眠吗？
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人类的情感源于何处？
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未来人类的外貌会有所不同吗？
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为什么会发生物种大爆发和大灭绝？
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基因组编辑将如何用于治疗疾病？
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可以人工合成细胞吗？
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细胞内的生物分子是如何组织从而有序有效发挥作用的？
天文学#
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空间中有多少个维度？
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宇宙的形状是怎样的？
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大爆炸从何处开始？
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为什么行星的轨道不衰减并导致它们相互碰撞？
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宇宙何时消亡？它会继续膨胀吗？
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我们有可能在另一个星球上长期居住吗？
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为什么存在黑洞？
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宇宙是由什么构成的？
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我们是宇宙中唯一的生命体吗？
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宇宙射线的起源是什么？
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物质的起源是什么？
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时空的最小尺度是是多少？
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水是宇宙中所有生命所必需的么，还是仅对地球生命？
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是什么阻止了人类进行深空探测？
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爱因斯坦的广义相对论是正确的吗？
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脉冲星是如何形成的？
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我们的银河系特别吗？
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深层生物圈的规模、组成和意义是什么？
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人类有一天会不得不离开地球吗（还是会在尝试中死去）？
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宇宙中的重元素来自何处？
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有可能了解致密恒星和物质的结构吗？
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高能宇宙中微子的起源是什么？
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什么是重力？
物理学#
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有衍射极限吗？
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高温超导的微观机理是什么？
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物质传热的极限是什么？
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集体运动的基本原理是什么？
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什么是物质的最小组成部分？
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我们会以光速行驶吗？
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什么是量子不确定性，为什么它很重要？
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会有 “万有理论” 吗？
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为什么时间似乎只朝一个方向流动？
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什么是暗物质？
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我们可以制作出真人大小的隐形斗篷吗？
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是否存在与光子性质或状态相反的粒子？
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玻色 - 爱因斯坦冷凝体未来会被广泛使用吗？
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人类能制造出与太阳光相似的非相干强激光吗？
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我们最多可以将粒子加速到多快？
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量子多体纠缠比量子场更基本吗？
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量子计算机的最佳硬件是什么？
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我们可以精确模拟宏观和微观世界吗？
信息科学#
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计算机处理速度是否有上限？
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AI 可以代替医生吗？
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拓扑量子计算可以实现吗？
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DNA 可以用作信息存储介质吗？
工程与材料科学#
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湍流的最终统计不变性是什么？
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我们如何突破当前的能量转换效率极限？
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我们如何在火星上开发制造系统？
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纯无人驾驶汽车的未来是否现实？
神经科学#
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神经元放电序列的编码准则是什么？
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意识存在于何处？
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能否数字化地存储、操控和移植人类记忆？
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为什么我们需要睡眠？
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什么是成瘾？
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为什么我们会坠入爱河？
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言语如何演变形成，大脑的哪些部分对其进行控制？
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除人类以外的其他动物有多聪明？
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为什么大多数人都是右撇子？
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我们可以治愈神经退行性疾病吗？
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有可能预知未来吗？
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精神障碍能否有效诊断和治疗？
生态学#
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我们可以阻止全球气候变化吗？
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我们能把过量的二氧化碳存到何处？
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是什么创造了地球的磁场（为什么它会移动）？
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我们是否能够更准确地预测灾害性事件（海啸、飓风、地震）？
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如果地球上所有的冰融化会怎样？
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我们可以创造一种环保的塑料替代品吗？
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几乎所有材料都可以回收再利用是否可以实现？
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我们会很快看到小麦、玉米、大米和大豆等单一作物的终结吗？
能源科学#
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我们可以生活在一个去化石燃料的世界中吗？
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氢能的未来是怎样的？
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冷聚变有可能实现吗？
人工智能#
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可注射的抗病纳米机器人会成为现实吗？
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是否有可能创建有感知力的机器人？
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人类智力是否有极限？
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人工智能会取代人类吗？
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群体智能是如何出现的？
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机器人或 AI 可以具有人类创造力吗？
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量子人工智能可以模仿人脑吗？
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我们可以和计算机结合以形成人机混合物种吗？