Физика, космология и астрономия

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.

· Нелинейная физика и физика сильно коррелированных систем

· Поиск точно решаемых моделей.

Биология

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.

Не менее важная задача: 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.

Задача понимания сложной сети взаимодействия иммунных клеток стоит и перед иммунологией.

Много нерешённых задач и в эволюционной биологии.

Медицина

Важнейшей задачей, стоящей перед медициной в XXI веке, является 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.

Второй важнейшей задачей медицины XXI века является изучение и познание механизмов старения организма и разработка средств и методов замедления старения и увеличения продолжительности жизни, а также более эффективных, чем сегодняшние, методов лечения часто встречающихся заболеваний пожилого возраста, таких, как атеросклероз или артериальная гипертензия.

Третьим направлением, на котором ведутся интенсивные исследования, является 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 трансплантации и сделает ненужной саму трансплантацию и лекарственное вмешательство — позволит 100% пациентов, нуждающихся в трансплантациях, получать 100% иммунологически совместимые, гомологичные органы и ткани.

Четвёртым очень важным направлением исследований в медицине является глубокое изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе аллергии и воспаления. Проникновение в их сущность позволит победить целый класс аутоиммунных заболеваний и аллергических состояний.

Пятым направлением, вызывающим особый интерес и пристальное внимание учёных-медиков всего мира, является познание патофизиологических механизмов развития психических расстройств, таких, как большая депрессия или шизофрения. На этом направлении потенциально возможна разработка совершенно новых классов антидепрессантов и антипсихотиков.

Но 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.

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.

Развитие науки, особенно в практической ее части, можно прогнозировать. Вот научно обоснованный прогноз открытий на ближайшие десять-пятнадцать лет:

§ способы устранения веществ, загрязняющих атмосферу.

§ выяснение механизма возникновения раковых заболеваний, эффективное предотвращение метастазов рака, выявление генов, препятствующих раку.

§ искусственный фотосинтез.

§ компьютер с быстродействием 10 триллионов операций в сек.

§ сверхбольшие интегральные схемы с объемом памяти 1 миллиард бит на одном чипе.

§ прогнозирование землетрясений сильнее 7 баллов за несколько дней до их начала.

§ сортировка мусора с возвратом ценных компонентов в хозяйственный оборот.

§ глобальный контроль над воздушным транспортом через спутниковые системы.

§ разработка методов лечения возрастного слабоумия.

§ перспективные разработки в областях искусственного интеллекта, нанотехнологий, солнечных элементов, сверхпроводимости, изменения климата.