21世紀100個交叉科學難題

本書薈萃一線科學家撰寫的100個交叉科學難題，涉及各門類學科（涵蓋自然科學與社會科學領域）之間的大跨度，多方式的廣泛交叉，均是從宇宙起源、物質結構、生命起源和智力起源四大基本難題中衍生出來的交叉科學難題，反映了21世紀科學的整體化發展趨勢。這些難題一旦解決必定會給人類帶來巨大利益或使科學技術產生重大突破，因此可以啓迪科技工作者的探究志趣，激勵廣大科學家，特別是年輕學者、研究生和大學生的探索興趣。

代序 發展交叉科學，促進原始創新

序言 學科交叉與交叉科學的意義

前言

導言 論交叉科學

1 宇宙中正反物質不對稱和暗能量

2 宇宙深處的γ射線暴

3 天體物理吸積盤中的反常黏滯

4 天體巨耀斑與引力磁發電機

5 量子引力的探針：黑洞物理

6 極高能宇宙線

7 “冷聚變”爭論及其現象與機制的解釋

8 夸克物質與奇異星

9 宇宙中的生命

10 日地系統擾動預測

11 磁大氣中的天氣過程

12 太陽活動如何影響天氣氣候變化

13 軟物質

14 量子力學測量問題與量子信息

15 關於量子信息的若干思考

16 愛因斯坦的相對論與超光速運動

17 時間的開始與終結

18 超旋理論：量子理論和廣義相對論的統一

19 電容層析成像的機制和線性逆過程

20 温室氣體控制一體化原理

21 多波段有機分子激光限幅

22 極端條件下的固體潤滑機制

23 高放廢物的安全處置

24 Z箍縮與多級能量放大核聚變

25 自旋電子學

26 孤立系統中的自組織與熵增疑難

27 複雜系統分形（自相似）結構與功能及行為

28 陶瓷材料的脆性

29 廣義本構關係與智能新材料和智能結構

30 核素氘氚律

31 分子機器

32 Si基材料中實現受激光發射

33 關於材料中原子相互作用勢的反問題

34 納米顆粒的毒性問題

35 分子馬達

36 地磁場高斯分析中的唯一性問題

37 建立“地球系統模擬實驗室”

38 二氧化碳利用與太陽能轉存

39 大氣湍流

40 慢汁輻射——地球動力學的基本內因

41 喀斯特石漠化的成因與防治

42 地球內部物質與能量交換和動力學過程

43 寒武紀大暴發：從有關化石庫旋升週期找解答

44 天災成因與預測

45 地球表層微生物地球化學作用的認知

46 非生物成因天然氣

47 能源動力系統與環境協調

48 地球表層大規模水平運動的起因

49 細胞進化論中的難題

50 後基因組時代基因產物的功能確認

51 真核細胞的起源進化如何叩開生物多樣性大暴發之門

52 有第三遺傳密碼嗎

53 什麼決定着生物體的複雜功能

54 DNA的單分子力學及相關的生物信息學

55 骯病毒致病因子的本質與自由基化學過程

56 作為生命起源標識的分子手性起源

57 生物體的電磁場及其作用

58 生命科學中的若干問題

59 真核生物調控序列啓動子的預測

60 中草藥科學原理之謎

61 生物在成壤、成礦和元素遷移過程中的生物化學作用

62 對稱性破缺和生物節律的起源及統一

63 全球化污染下的生物命運

64 陸生植物的起源

65 蛋白質序列、結構與功能的進化關係及其挑戰

66 多視角探討現代人類的起源和遷移

67 探索決策過程的腦機制

68 大腦壓縮態與糾纏態

69 人類大腦信號處理機制

70 腦電圖數據動力學：混沌和噪聲

71 腦與意識

72 腦的微環路研究

73 大腦高級功能的時空整合

74 人性：自然與社會科學的交叉點

75 灰色的複雜和綠色的交叉

76 艾滋病的難題

77 信號傳導——生命的表述語言

78 揭開意識的奧秘——兼談認知相對論綱領

79 人工智能能否完全替代人類智能

80 大腦活動的動力學問題

81 網絡時代的生命科學和生物信息技術

82 機器思維的探討

83 圖靈測試——機器是否有智能

84 誕生在電腦屏幕上的“人工生命”

85 Stewart平台的正運動學問題

86 混合計算

87 連續統假設

88 信息是什麼

89 分子考古學

90 面對基因社會學

91 基因治療的倫理思考

92 治療性克隆中的倫理難題

93 揚棄悖論命題的方法和標準

94 不可通約性：科學進步與交叉科學悖論

95 歷史動態演變的定量規律

96 社會物理學派在交叉科學領域中的學科意義與價值

97 科學與宗教的關係

98 哲理與數理的融合

99 自然科學四大基本問題的交叉與統一

100 自然科學三大理論體系的交叉與統一問題