什么是四大科学难题

Question

如题所述

Answer 1

科学难题在不同的时代、不同的领域都有不同的解释，上边的回答只是现阶段泛泛的解释之一。
到了21世纪，数学界、物理学界和生物学界都相继提出了各自领域的重大难题或奋斗目标。
如21世纪的四大化学难题：
一、如何建立精确有效而又普遍适用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论
　　化学是研究化学变化的科学，所以化学反应理论和定律是化学的第一根本规律。应该说，目前的一些理论方法对描述复杂化学体系还有困难。
二、如何确立结构和性能的定量关系
　　这里“结构”和“性能”是广义的，前者包含构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包含物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。这是21世纪化学的第二个重大理论难题。
三、如何揭示生命现象的化学机理？

　　充分认识和彻底了解人类和生物的生命运动的化学机理，无疑是21世纪化学亟待解决的重大难题之一。
四、如何揭示纳米尺度的基本规律

　　纳米分子和材料的结构与性能关系的基本规律是21世纪的化学和物理需要解决的重大难题之一。

四大难题破解后的美好前景

　　经过50-100年的努力，如果解决了我这里提出的化学四大难题，不难设想我们美好的远景：

　　(1)在解决第一和第三难题，充分了解光合作用、固氮作用机理和催化理论的基础上，我们可以期望实现农业的工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质，大大缩减宝贵的耕地面积，使地球能养活人口的数目成倍增加。

　　(2)在解决第二和第四难题的基础上，我们可以期望得到比现在性能最好的合金钢材强度大十倍，但重量轻几倍的合成材料，使城市建筑和桥梁建设的面貌完全更新。

　　(3)在充分了解结构与性能关系的基础上，我们能合成出高效、稳定、廉价的太阳能光电转化材料，组装成器件。太阳投射到地球上的能量，是当前全世界能耗的一万倍。如果光电转化效率为10%，我们只要利用0.1%的太阳能，就能满足当前全世界能源的需要。

　　(4)未来的化工企业将是绿色的，零排放的，原子经济的，物质在内部循环的企业。

　　(5)在合成了廉价的可再生的储氢材料和能转换材料的基础上，街上行走的汽车将全部是零排放的电动汽车。我们穿的将是空调衣服。

　　(6)海水淡化将成为重要工业，从而解决人类生存最严重的挑战----淡水资源紧缺问题。

Answer 2

美评出21世纪14大科技难题 共涉及四大主题
2月15日，美国国家工程院公布由专家评选出的人类在21世纪面临的14大科技挑战。广大民众可以通过网络进行投票来给这些挑战排序。
2月15日，美国国家工程院公布由专家评选出的人类在21世纪面临的14大科技挑战。专家认为，如果这些难题被攻克，人类生活质量将有所提高。这些挑战由美国全国科学基金会邀请来自各个领域的专家评选。评选结果已由来自50多个领域的其他专家审阅。评审专家说，评选结果有四大主题：环境的可持续性、健康、减少易被攻击性和生活乐趣。

评审专家尚未将这些挑战根据其重要性排序，他们把这个权利交给民众，让民众在网上投票评选出他们心中的最重要挑战。

评审委员会主席、美国前国防部长威廉·佩里说：“这些入选挑战最终都可以被人类攻克，只要我们运用创造力并做出不懈努力。大多数难题可在本世纪早期攻克，其中一些能够也应该尽早攻克。”美国家工程院院长查尔斯·维斯特说：“任何一个难题的攻克都会极大提高全球每一个人的生活质量。”

21世纪人类14大科技挑战

建立人体健康信息系统

提升虚拟世界的实体感

利用核聚变能量

提高人类自学能力

太阳能的普遍应用

可持续发展的城市规划

捕捉与储存温室效应气体

控制氮循环，有效利用废弃物

对人脑的逆向工程

开发基因药物

防止核恐怖事件发生

保障网络空间安全

推动自然科学的发展

使全球民众喝上洁净水

Answer 3

困扰科学家上百年的四大难题，解出任何一个，诺贝尔奖就有望拿到

Answer 4

1997年2月英国科学杂志《自然》报道用无性繁殖技术产生一只取名为“多利”的“克隆羊”以来，此事引起了世界各国上至总统，下至公众的广泛讨论，我国的新闻媒介也都有介绍和评论。本文将介绍产生“多利”的运作原理。
　　哺乳类和我们人类的卵细胞最先是由卵巢中的卵原细胞发生而来的。卵原细胞与我们身体的其他细胞（称为体细胞，以别于生殖细胞）一样具有双倍的遗传物质，即为二倍体细胞。它经过数次分裂，最终成为只含体细胞的一半的染色体（故称单倍体）的成熟卵细胞。当然，这种卵细胞是不可能发育成为一个新个体的，它必须与含有同样只有单倍染色体的精子结合（即受精），重新成为双倍体的受精卵（即合子）才能继续发育下去，形成一个新生命。从上述我们也就不难理解，这个新生命已分别接受母方（卵细胞）与父方（精子）各一半的遗传特性了。因此哺乳类的这种繁殖方式称为有性繁殖。
　　“克隆羊”或是其他克隆哺乳动物的“制造”，首先要取得上述的成熟卵细胞。科学家们为了一次实验获得更多的卵，利用一种称之为“超数排卵”技术，即给成年母羊注射孕马血清促性腺激素及人绒毛膜促性腺激素。这样在它们的卵巢中一次便会有更多的卵成熟与排放。当排卵时，科学家们即可借手术或腹腔镜取出这种成熟的卵细胞备用。
　　卵细胞很小，主要由细胞核及细胞质两大部分组成，一般只在 80至100微米之间。因此，科学家必须依靠一种称为显微注射仪的帮助，在放大几十倍的条件下，用特制的极细玻璃管刺入卵内，将卵细胞核吸出。这样该卵便成为一个无核的细胞了，决不是如有的文章所说的它只是一个“空壳”，也就是说该卵已无核遗传物质了。
　　下一步要进行的是“核移植”，这是最关键的一步。以往用于核移植的细胞核多为胚胎分裂球的细胞核，分裂球是指受精卵经过数次分裂而形成的极早期的胚胎细胞。按照发育生物学的观点与实践，认为这种细胞本身是“全能性”的，意思是只要有一个这样的细胞，它便可以发育成一个完整的胚胎。譬如说一个早期胚胎由八个细胞组成，此时若将细胞一个个地分开，它们便可发育成为八个胚胎。这表明分裂球的每个细胞核本来就具有分裂与增殖的能力。为此科学家们对用早期胚胎细胞核进行移植而产生新个体不以为奇。另外，在这里我们还顺便提一句，用上述细胞的分离或是称胚胎切割所得到的个体不能称为 “克隆个体”。
　　“多利”的新奇之处在于：第一，不用并挑出胚胎细胞的细胞核，而“装入”体细胞（乳腺细胞）的细胞核，进行核移植，它也照样可以分裂并发育成个体。按照发育生物学的观点，成年体细胞是一种“定向”了的，一定程度上分化了的细胞，即这种细胞的性质已经定型，是哪种类型的细胞和组织就是哪种类型的细胞和组织，正如乳腺细胞只能发育成乳腺组织一样，不可能“再回头”，重新获得“全能性”。然而，“多利”的成功依然说明，即使“方向已明”的体细胞在一定的条件下，仍然具有“全能性”。第二，由于移入卵内的是体细胞，不仅含有双倍的染色体，而且由此产生的后代细胞的染色体均是该体细胞的遗传拷贝，因而由此发育而成的个体的遗传物质与核供体的亲本是一致的。另外，由于“多利”的产生未经过精子与卵细胞结合的受精过程，属于无性繁殖，故此称为“克隆羊”，意思是“无性繁殖的羊”。
　　核移植完成后，接着要将这种“核质融合”的卵置于体外培养，在它发育成早期胚胎（一般待它分裂至４～８个细胞），然后将它移植至子宫已可接受胚胎植入的另一只母羊体内，直至羊羔出生。在这过程中，科学家要找一头合适的母羊，进行人工激素处理，使子宫内膜增厚，以便上述胚胎的“着床”与发育。
　　从上描述不难看出，克隆羊的过程步骤很多，每步不慎都可能导致失败。“多利”的产生固然是医学生物学的一项重大突破，但仍有许多问题有待科学家们去探索。例如，卵细胞质在这种合子杂交中起什么作用？它是如何调控或刺激细胞分裂的，即用科学家们的语言说，它是如何重新程序性的开启细胞核基因表达的？是否身体任何一种类型的体细胞，或是一个处于任何细胞周期的细胞核均可在卵细胞质中发育分裂？既然细胞质对细胞核有一定的影响，那么“多利”是否在各方面只与供核亲本一致，还是有些不同？克隆动物固然可保持供核亲本的优点，是否带来单亲繁殖的更多缺点，如对疾病的抵抗力低，有更多的发生遗传性疾病的可能性，甚至种属的退化？本回答被网友采纳