宇宙是人類無法完全探知的謎團，在浩瀚的空間中，我們真的是唯一的生命嗎？（圖片來源：Adobe Stock）
我們在宇宙中是唯一的嗎？
47年前，天文學家弗克．德雷克首次啟動了探尋地外文明的奧茲瑪計畫–用巨大的射電望遠鏡接收外星文明發射的信號。47年過去了，天文學家的努力仍然在繼續著。然而，即使是迄今為止規模最大的鳳凰計畫，也還沒有找到任何來自外星文明的無線電信號。
宇宙是由什麼組成的？
一個脫口而出的答案是：由那些亮晶晶的星星組成的。但在最近幾十年中，科學家越來越發現這個答案是不正確的。天文學家認為，組成恆星、行星、星系–當然還有我們–的物質，或者叫普通物質，只佔宇宙總質量的不到5％。他們估計另外25％，可能是由尚未發現的粒子組成的暗物質。剩下的70％呢？天文學家認為那可能是暗能量–讓宇宙加速膨脹的力量。暗物質和暗能量的本質是什麼？科學家正在用加速器和望遠鏡尋找這些問題的答案，如果找到了，其意義肯定是宇宙級的。
地球內部如何運作？
40多年以前，一場地球科學的革命發生了。板塊構造學說更新了關於地球自身的知識。但是關於地球內部構造的問題，仍然沿襲著革命之前的知識。科學家在這40年中所做的，就是把這個雞蛋模型–分為地殼、地幔和地核進一步細化。藉助於越來越先進的地震波成像技術，科學家正在研究地球這個龐大機器的運作過程。但是要掀起另一場科學革命，可能還需要半個世紀。
地球溫室將變得多熱？
儘管大氣的二氧化碳濃度肯定會在這個世紀繼續增加，儘管這種增加肯定會帶來全球變暖，但是變暖的程度仍然不太確定。科學家一般認為，這個世紀二氧化碳濃度的加倍會帶來1.5℃∼4.5℃的升溫。但是這不夠精確。科學家正在發展新的數學模型，試圖讓數字更令人信服。
物理學定律可以被統一起來嗎？
蘋果落向地面、一道閃電劃過長空、核電站反應爐裡的鈾原子衰變同時放出能量，超級加速器擊碎質子：這幾種現象代表著自然界中四種基本力的作用，也就是引力、電磁力、弱力和強力。宇宙間所有的物理現象都可以用這四種基本力進行解釋。但是科學家並不滿足。有沒有可能把這四種力統一成為一種？上個世紀60年代，物理學家發現弱力和電磁力是可以統一起來的，它們是一種事物的不同側面，統稱電弱力。但是其餘兩種力是否可以和它統一起來。
在量子不確定性和非定域性之下，還有更深層次的原理嗎？
量子理論已經誕生了100年有餘，它產生了令人信服的應用成果，但是它也帶來了反直覺：量子力學的不確定原理指出我們無法同時精確地獲得一個物體的動量和位置。而非定域性讓兩個處於量子糾纏態的粒子的糾纏態同時崩潰而不管它們相距多遠。愛因斯坦就說過，儘管量子力學給他留下了非常深刻的印象，但是一個內心的聲音告訴我，它還不是真實的東西。
我們能把化學自我裝配推進多遠？
在某種意義上，化學家是最喜歡發明的一群人，因為他們總是不斷製造出新型的分子。儘管今天的化學家已經能製造出很複雜的化學結構，他們能讓這項工作變得既簡單又複雜嗎？也就是說，讓原料原子自己裝配成複雜的結構，就像生命所表現出來的那種自我裝配的特性。已經有一些化學自我裝配的實例，例如製造類似細胞膜的雙層膜結構。但是更高級的自我裝配，例如自下而上地製造集成電路，仍然是一個夢想。
傳統計算的極限是什麼？
有些事看上去很簡單但是解決起來很複雜，例如一個推銷員要走遍相互連接的幾個城市，那麼怎樣走才能實現總路程最近？城市數量的增加會讓最強大的電子計算機也感到畏懼。上個世紀40年代，資訊理論之父香農提出了信息（以比特方式存在）儲存和傳遞所遵循的物理規律。任何傳統的計算機都不能超越這個規律。那麼，在工程上，最終我們能造出多麼強大的計算機？不過，非傳統的計算機可能並不受到這些限制，例如近年來興起的量子計算機。
意識的生物學基礎是什麼？
17世紀的法國哲學家有一句名言：我思故我在。可以看出，意識在很長時間裏都是哲學討論的話題。現代科學認為，意識是從大腦中數以億計的神經元的協作中湧現出來的。但是這仍然太籠統了，具體來說，神經元是如何產生意識的？近年來，科學家已經找到了一些可以對這個最主觀和最個人的事物進行客觀研究的方法和工具，並且藉助大腦損傷的病人，科學家得以一窺意識的奧秘。除了要弄清意識的具體運作方式，科學家還想知道一個更深層次問題的答案：它為什麼存在，它是如何起源的。
什麼控制著器官再生？
有一些生物擁有非凡的修復本領：被切斷的蚯蚓可以重新長出一半身體，而蠑螈可以重建受損的四肢……相比而言，人類的再生本領似乎就差了一點。沒有人可以重新長出手指，骨頭的使用也是從一而終。稍可令人安慰的是肝臟。被部分切除的肝臟可以恢復到原來的狀態。科學家發現，那些可以讓器官再生的動物，在必要的時候重新啟動了胚胎髮育時期的遺傳程序，從而長出了新的器官。那麼人類是否可以利用類似的手法，在人工控制下自我更換零部件呢。
