●上冊
序 高福 i
我們都有哪些不知道的？ 唐納德·肯尼迪，科林·諾曼 iii
Q1 What is the universe made of？
宇宙是由什麼構成的？ 張鵬傑 1
Q2 What is the biological basis of consciousness？
意識與多感覺信息整合的近期新研究進展 劉睿，王莉，蔣毅 4
Q3 Why do humans have so few genes？
人類基因知多少 劉順，屈良鵠 15
Q4 To what extent are genetic variations and personal health linked？
遺傳變異與人類健康 黃輝，鄧建蓮 22
Q5 Can the laws of physics be unified？
愛因斯坦的未竟之夢：物理規律的大統一 楊金民，王飛 33
Q6 How much can human life span be extended？
人類壽命到底能延長多久？ 何琪楊 39
Q7 What controls organ regeneration？
什麼控制著器官再生？ 裴端卿 45
Q8 How can a skin cell become a nerve cell？
皮膚細胞如何成為神經細胞？ 裴端卿 49
Q9 How does a single somatic cell become a whole plant？
植物再生的研究進展 孫貝貝，劉傑，葛亞超，盛李宏，陳呂琴，胡小梅，楊仲南，黃海，徐麟 53
Q10 How does Earth’s interior work？
地球內部物質的運動與動力 滕吉文，宋鵬漢，張雪梅，劉有山，喬勇虎，馬學英 69
Q11 Are we alone in the universe？
宜居環境與地外生命 田豐 95
Q12 How and where did life on Earth arise？
地球生命的起源 李一良，孫思 102
Q13 What determines species diversity？
什麼決定了物種的多樣性？ 葛頌 116
Q14 What genetic changes made us uniquely human？
人類獨特表型遺傳基礎的研究進展 羅鑫，張棟秦，宿兵 125
Q15 How are memories stored and retrieved？
記憶的動態變化：記憶的編碼、鞏固和遺忘 王英英，朱子建，吳艷紅 133
Q16 How did cooperative behavior evolve？
世紀科學之問“合作行為是如何進化的”——中國學者的回應 王赟，魏子晗，瀋絲楚，吳斌，蔡曉紅，郭慧芳，周媛，李紓 141
Q17 How will big pictures emerge from a sea of biological data？
從生物大數據到知識大發現：十年進展與未來展望 張學工，江瑞，汪小我，古槿，陳挺 155
Q18 How far can we push chemical self-assembly？
化學自組裝之路：我們能夠走多遠？ 黎占亭 163
Q19 What are the limits of conventional computing？
計算的極限 季錚鋒，夏盟佶 167
Q20 Can we selectively shut off immune responses？
我們能否選擇性地阻斷特定的免疫反應？ 黃文鋒，鄢慧民 172
Q21 Do deeper principles underlie quantum uncertainty and nonlocality？
量子非局域、量子糾纏及其可能揭示的新物理 陳哲，韓永建 177
Q22 Is an effective HIV vaccine feasible？
艾滋病疫苗的科學挑戰和應對策略 邵一鳴 180
艾滋病疫苗突破需要顛覆性思維 譚曙光，施一，劉軍，高福 188
Q23 How hot will the greenhouse world be？
溫室效應會使地球溫度上升多高？ ——關於平衡氣候敏感度 姜大膀，劉葉一 195
Q24 What can replace cheap oil and when？
石油被替代的可能性與路徑之思考 趙文智，劉合，張國生 199
Q25 Will Malthus continue to be wrong？
馬爾薩斯人口論仍然是錯的 曾毅 208
Q26 Is ours the only universe？
宇宙是專享的嗎？ 陳學雷 217
Q27 What drove cosmic inflation？
是什麼驅動宇宙暴脹？ 黃慶國 226
Q28 When and how did the first stars and galaxies form？
第一代恆星與星繫何時、怎樣產生？ 毛曉春 229
Q29 Where do ultrahigh-energy cosmic rays come from？
超高能宇宙線源於何處？ 曹臻 231
Q30 What powers quasars？
類星體的能量之謎 左文文，吳學兵 236
Q31 What is the nature of black holes？
黑洞的本質 蔡榮根，曹利明 243
Q32 Why is there more matter than antimatter？
宇宙正反物質不對稱的起源 黃發朋，李明哲，顧佩洪，張新民 255
Q33 Does the proton decay？
質子會衰變嗎？ 梁午陽，許甫榮 261
Q34 What is the nature of gravity？
引力的本質是什麼？ 秦成剛，邵成剛，塗良成 264
Q35 Why is time different from other dimensions？
時間為何不同於其他維度？ 敖平 267
Q36 Are there smaller building blocks than quarks？
誇克有內部結構嗎？ 趙強 275
Q37 Are neutrinos their own antiparticles？
中微子是其自身的反粒子嗎？ 周順 277
Q38 Is there a unified theory explaining all correlated electron systems？
是否存在關聯電子體繫的統一理論 李濤 281
Q39 What is the most powerful laser researchers can build？
人們能夠建成不錯的激光嗎？ 蔣紅兵 284
Q40 Can researchers make a perfect optical lens？
能否制造完美的光學透鏡？ 包剛，何賽靈，馬雲貴 288
Q41 Is it possible to create magnetic semiconductors that work at room temperature？
是否可能制造出室溫下的磁性半導體？ 趙建華 292
Q42 What is the pairing mechanism behind high-temperature superconductivity？
高溫超導體的電子配對機制 李濤 297
Q43 Can we develop a general theory of the dynamics of turbulent flows and the motion of granular materials？
能否發展關於湍流動力學和顆粒材料運動學的綜合理論？ 陸夕雲，林建忠 300
Q44 Are there stable high-atomic-number elements？
是否存在穩定的高原子序數原子核？ 梁午陽，許甫榮 304
是否存在穩定的高原子序數原子？ ——狄拉克材料中的原子塌縮現像 劉海文，王慧超，王健 307
Q45 Is superfluidity possible in a solid？ If so，how？
受限水的超流特性 王奉超，孫長慶，吳恆安 311
Q46 What is the structure of water？
液態水的結構研究進展 鄧耿，尉志武 314
Q47 What is the nature of glassy state？
玻璃態物質的本質 張勤遠，王偉超，姜中宏 321
Q48 Are there limits to rational chemical synthesis？
是否存在合理化學合成的極限？ 許正雙，葉濤 328
Q49 What is the ultimate efficiency of photovoltaic cells？
太陽能電池的最終效率探討 錢志成，戴曉，史鵬，尹萬健，婁艷輝，鄒貴付 337
太陽能電池效率分析 魏世源，孫偉海，陳志堅，肖立新 344
Q50 Will fusion always be the energy source of the future？
核聚變將最終成為未來的能源嗎？ 陳永靜，葛智剛，劉麗樂 350
Q51 What drives the solar magnetic cycle？
驅動太陽磁周期的原因是什麼？ 姜傑，汪景琇，張敬華，畢少蘭 353
Q52 How do planets form？
行星形成 葉永烜 367
Q53 What causes ice ages？
觸發和驅動第四紀冰期的機制是什麼？ 鹿化煜，王珧 370
Q54 What causes reversals in Earth’s magnetic field？
地磁倒轉的原因是什麼？ 李力剛 378
Q55 Whether earthquake precursors help for prediction do exist？
從“是否存在有助於預報的地震前兆”說起 馬瑾 383
Are there earthquake precursors that can lead to useful predictions？
“是否存在有助於預報的地震前兆”的討論 劉傑，張國民 389
Q56 Does life exist only on the Earth？
生命是否隻存在於地球？ 林楊挺 396
Q57 What is the origin of homochirality in nature？
自然界中同型手性起源的難題 何裕建 403
Q58 Can we predict how proteins will fold？
蛋白折疊預測 馬彬廣 411
Q59 How many proteins are there in humans？
人體內有多少種蛋白質 王美林，張潤東，蘇丹 421
Q60 How do proteins find their partners？
蛋白質翻譯後修飾在蛋白質－蛋白質相互作用中的調控作用 侯天雲，陸小鵬，朱衛國 426
下冊
Q61 How many forms of cell death are there？
細胞命運之終點——細胞死亡 李容，王新文，楊曉輝，高山 437
Q62 What keeps intracellular traffic running smoothly？
細胞內膜繫統的跨膜分子運輸 曹禹，夏瑩 442
Q63 What enables cellular components to copy themselves independent of DNA？
細胞器不依賴於DNA 的復制——中心體自主復制解讀 梁前進 446
Q64 What roles do different forms of RNA play in genome function？
非編碼RNA 研究概述 陳亮，單革 460
Q65 What role do telomeres and centromeres play in genome function？
端粒與著絲粒——染色體上的高度重復序列區域 樊起傅，付鈺 468
Q66 Why are some genomes really big and others quite compact？
淺析基因組大小的進化機制 石米娟，程瑩寅，張婉婷，夏曉勤 478
Q67 What is all that “junk” doing in our genomes？
“垃圾”DNA 的奧秘 張常，王新文，王亮，高山 486
Q68 How much will new technologies lower the cost of sequencing？
新技術能使DNA 測序的成本降低多少？ 石鐵流 492
Q69 How do organs and whole organisms know when to stop growing？
動物體尺寸的控制機理 馬啟旺，張婷，左為 496
Q70 How can genome changes other than mutations be inherited？
表觀遺傳信息的跨代傳遞 徐鵬，於文強 501
精子中表觀遺傳機制及環境對父源表觀遺傳影響概述 李文靜，王司清，藍斐 508
表觀遺傳學修飾的遺傳模式及其研究進展 瀋雙，路則明，金景姬，蔡勇 517
Q71 How is asymmetry determined in the embryo？
哺乳動物早期胚胎第一次細胞譜繫形成 聶曉慶，盧緒坤，李磊 526
Q72 How do limbs，fins，and faces develop and evolve？
脊椎動物附肢發育及進化機制的研究進展 祁飛燕，施鵬 534
高通量測序解析哺乳動物飛行進化的分子機制 王喆，張樹義 541
人類的面孔如何從魚形祖先演化而來？ 朱幼安，朱敏 544
鰭與四肢如何發育和演化？ 張曉娟，朱要軍，丁苗，桂建芳 554
Q73 What triggers puberty？
是什麼引發了青春期？ 蘇彥捷，姜瑋麗，魏祺，尚思源 565
Q74 Are stem cells at the heart of all cancers？
癌干細胞是腫瘤生長和復發的根源 竇駿 575
干細胞處於所有癌癥的中心嗎？ 朱曉梅，敖平 582
Q75 Is cancer susceptible to immune control？
利用免疫繫統控制癌癥 羅燦，韓為東 587
Q76 Can cancers be controlled rather than cured？
抗癌持久戰：治愈還是帶癌生存 韓雅婷，王璽 593
Q77 Is inflammation a major factor in all chronic diseases？
NLRP3 炎癥小體：2型糖尿病治療的新靶點？ 姜華，周榮斌 598
Q78 How do prion diseases work？
朊病毒疾病將如何發展？ 張會俠，師潤，李朝陽 604
Q79 How much do vertebrates depend on the innate immune system to fight infection？
病原體感染的天然免疫防御效應 劉光偉 613
Q80 Does immunologic memory require chronic exposure to antigens？
記憶性T細胞形成與維持是否依賴於抗原刺激的相關研究進展 任甲子，李斌 622
Q81 Why doesn’t a pregnant woman reject her fetus？
母-胎免疫耐受研究進展 王松存，杜美蓉，李大金 627
Q82 What synchronizes an organism’s circadian clocks？
哺乳動物生物鐘同步化的研究進展 秦曦明，郭金虎 632
人體與哺乳動物的生物鐘同步機制及疾病 黃海鵬，傅肅能 640
Q83 How do migrating birds find their way？
遷徙鳥類如何發現其遷移路線？ 熊鷹，蔡天龍，雷富民 649
Q84 Why do we sleep？
人為什麼要睡眠？ 韓芳 659
Q85 Why do we dream？
夢的奇幻與真實 郭菲，陳祉妍 665
Q86 Why are there critical periods for language learning？
為什麼存在語言學習的關鍵期？ 李甦，楊玉芳 674
Q87 Do pheromones influence human behavior？
信息素影響人類行為嗎？ 葉玉婷，陳科璞，周雯 680
Q88 How do general anesthetics work？
氯胺酮的臨床作用與機制研究進展 曹帥，王韻 685
Q89 What causes schizophrenia？
精神分裂癥內表型 黃佳，陳楚僑 691
Q90 What causes autism？
孤獨譜繫障礙病因研究的現況 鄭毅 699
Q91 To what extent can we stave off Alzheimer’s？
早期綜合干預有助延緩阿爾茨海默癥的發生 赫榮喬 704
Q92 What is the biological basis of addiction？
腦內LTCCs在藥物成癮形成過程中的調控機制 金書博，瀋芳，段穎，李鳴，隋南 711
Q93 Is morality hardwired into the brain？
大腦是如何建立道德觀念的：道德的認知神經機制研究進展與展望 王雲強，郭本禹 718
Q94 What are the limits of learning by machines？
突破通過機器進行學習的極限 史忠植 727
Q95 How much of personality is genetic？
人格有多少是遺傳的：已有的證據與未來的取向 周明潔，陳傑，王力，張建新 737
Q96 What is the biological root of sexual orientation？
什麼是性傾向的生物學根源？ 瀋政 742
Q97 Will there ever be a tree of life that systematists can agree on？
繫統生物學家最終能得到接近一致的生命之樹嗎？ 魯麗敏，陳之端，路安民 757
Q98 How many species are there on Earth？
地球上有多少物種？ 蔣志剛 762
Q99 What is a species？
什麼是物種：進化連續性與分類間斷性衝突的產物 盧寶榮，王哲 768
Q100 Why does lateral transfer occur in so many species and how？
水平基因轉移及其發生機制 黃錦嶺 775

2005年，在Science雜志創刊125周年之際，由各領域專家組成的雜志編委會挑選了125個挑戰全球科學界的前沿問題作為紀念。這些問題公布10年後，又有了哪些進展？
2015年《科學通報》開始陸續邀請相關領域的百餘位專家、學者對這125個前沿問題進行解讀。從2016年第1期開始陸續刊出，至2018年全部解讀完畢，共刊出136篇文章。為了將精彩的解讀內容集中在一起並進行更好地傳播，本書將所有發表在《科學通報》的解讀文章集結，分上、下冊出版。