Список важнейших научных проблем

Важные проблемы, стоящие перед современной наукой

Математика

Основная статья: Открытые математические проблемы

Физика

• Общие задачи, стоящие перед физикой
  • обеспечение человечества энергией.
  • воплощение новых открытий фундаментальной физики в технике.
  • формулировка адекватного понимания окружающего мира, способность предсказывать его грядущие изменения.
• Физика элементарных частиц:
  • Квантовая теория гравитации, поиск подтверждения или опровержения существующих квантовых теорий гравитации.
  • Квантово-полевое объяснение явления конфайнмента.
  • Поиск проявлений суперсимметрии в мире.
• Космология, астрофизика и астрономия
  • Проблема тёмной материи и тёмной энергии
  • Проверка квантовых теорий гравитации на космологических масштабах, в особенности во времена, близкие к Большому взрыву
  • Поиск экзотических объектов, таких как космические струны
  • Обнаружение и исследование планет земного типа у далёких звёзд
  • Причины гамма-всплесков
• Квантовая физика
  • Создание квантового компьютера и практическая реализация квантовой криптографии.
  • Создание базы для нанотехнологии
• Физика твёрдого тела и конденсированных сред
  • Высокотемпературная сверхпроводимость
  • Синтез материалов с заранее заданными физическими свойствами
• Гидродинамика
  • Полное теоретическое описание турбулентности.
  • Уравнение Навье — Стокса
• Нелинейная физика и физика сильно коррелированных систем
  • Поиск точно решаемых моделей.

(см. также БАК)

Биология

• Предсказание фенотипа по генотипу.

• После расшифровки генетического кода человека и множества других организмов, одна из наиболее важных задач молекулярной биологии — понимание того, как реализуется информация, записанная в генетическом коде. Ещё совсем недавно господствовал принцип один ген — один белок. Сейчас же ясно, что картина намного сложнее — немалое количество генов кодируют больше, чем один белок. Кроме того, есть участки ДНК, кодирующие РНК, которая не переводится в белок, но при этом участвует во внутриклеточных процессах. Кроме того, даже если не брать в расчёт это усложнение, то всё ещё организм представляет собой не «суп из белков», а сложную, упорядоченную и саморегулирующуюся систему. Для построения этой системы используются так называемая сеть из генов и белков, когда белок, продуцируемый одним геном, управляет скоростью считывания информации с другого гена и, соответственно, производством другого белка, этот другой белок влияет на третий и четвёртый, а четвёртый, в свою очередь, влияет на второй и первый. И если получить генетический код человека было сложно, понять взаимодействие миллионов генов и белков бесконечно сложнее.

• Изучение реализации генетической информации при развитии организма. Действительно, из изначально сферически симметричного зародыша, путём обмена химическими сигналами между клетками образуется организм со сложной структурой. По-видимому, этот раздел биологии тесно связан с нелинейной физикой: теорией солитонов и теорией формирования паттернов (см. также Реакция Белоусова-Жаботинского, Филлотаксис, Золотое сечение, Синергетика, Самоорганизация).

• Понимание сложной сети взаимодействия иммунных клеток стоит и перед иммунологией.

• Понимание точных причин и механизмов возникновения и развития аллергии.

Теория эволюции

• Направление эволюции
• Получение однозначной модели зарождения жизни

Медицина

Рак

Познание механизмов, превращающих нормальные клетки организма в злокачественные, а также механизмов, позволяющих раковым клеткам ускользать от иммунологического контроля организма, и механизмов, обеспечивающих рост и метастазирование опухоли, выработку устойчивости к химиопрепаратам и др. Глубокое проникновение в сущность рака должно в перспективе позволить победить рак и другие злокачественные опухоли.

Старение, Увеличение продолжительности жизни

Изучение и познание механизмов старения организма и разработка средств и методов замедления старения и увеличения продолжительности жизни (вплоть до полной победы над старением), а также более эффективных, чем сегодняшние, методов лечения часто встречающихся заболеваний пожилого возраста, таких, как атеросклероз или артериальная гипертензия. (см. Теломераза)

Трансплантология

Разработка методов терапевтического клонирования органов и тканей человека с заданными иммунологическими свойствами (что не следует путать с клонированием целого человеческого организма). Если такие методы будут разработаны, это решит проблему нехватки органов и тканей доноров для аллотрансплантации и сделает ненужной саму аллотрансплантацию и лекарственную иммуносупрессию — позволит 100 % пациентов, нуждающихся в трансплантациях, получать 100 % иммунологически совместимые, гомологичные органы и ткани.

Аутоиммунные заболевания

Изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе аллергии и воспаления. Проникновение в их сущность позволит победить целый класс аутоиммунных заболеваний и аллергических состояний. На этом пути уже есть некоторые успехи, приведшие, в частности, к внедрению средств базисной терапии ряда аутоиммунных заболеваний и к открытию целого класса так называемых «лукастов» — антагонистов лейкотриенов, оказавшихся высокоэффективными средствами терапии бронхиальной астмы. (см. Аутоимунный cахарный диабет, Аутоимунный тиреоидит)

Психические расстройства

Познание патофизиологических механизмов развития психических расстройств, таких, как большая депрессия или шизофрения. На этом направлении потенциально возможна разработка совершенно новых классов антидепрессантов и антипсихотиков. Например, большие надежды в лечении депрессий возлагаются на антагонисты кортикотропин-рилизинг-гормона.

Атеросклероз

Болезнь Альцгеймера

Генотерапия

Самым важным и самым ожидаемым прорывом медицины XXI века, вероятно, станет внедрение генной терапии. Генная терапия позволит корректировать сами генетические дефекты, приводящие к появлению злокачественных опухолей, предрасполагающие к развитию депрессии или шизофрении и т. д.

СПИД

Психофизиология

До сих пор не существует сколько-нибудь удовлетворительной теории связи психологии человека с физиологическими процессами, происходящими в его мозге.

По-прежнему до конца неясна физиологическая природа многих психических заболеваний, в частности шизофрении.

Кибернетика и информатика

Важнейшая задача, стоящая перед кибернетикой, пока совсем не решённая — создание искусственного интеллекта. Не менее важная задача, которая должна решаться совместно с психофизиологией — понимание механизмов естественного интеллекта.

Другая важная проблема — существование алгоритма решения задачи коммивояжёра (и других NP-полных задач) за приемлемое (точнее, полиномиальное) время. Нахождение такого алгоритма позволит точно решать большое количество оптимизационных задач за разумное время, однако, до сих пор такой алгоритм не найден, но и не доказано его отсутствие.

История

• Поиск законов истории
• Создание математических моделей исторических процессов.

Лингвистика

• Происхождение языка
• Изолированные языки
• Происхождение грамматики
• Расшифровка древних памятников
• Оценка качества перевода
• Прохождение теста Тьюринга (совместная с computer Science проблема)
• Язык и этничность
• Обусловленность эволюции языка

Трансдисциплинарность

• Междисциплинарность науки

Примечания

См. также

• Вознаграждение за решение важнейшей научной проблемы
• Трансгуманизм
• Трансдисциплинарность
• Открытые математические проблемы
• Международные научные проекты

Ссылки