The Five Biggest Unsolved Problems in Science

by Arthur W. Wiggins, Charles M. Wynn

An in-depth look at the theories behind the most intriguing puzzles in physics, chemistry, biology, earth science, and astronomy
In The Five Biggest Ideas in Science, authors Arthur W. Wiggins and Charles M. Wynn discussed science's most important current ideas. Now, they tackle the questions that science has been unable to answer-so far. Choosing one unsolved problem from each discipline, they explore the current scientific thinking behind these How are particle masses determined? How did simple atoms first combine to form complex molecules? What role does the genome play in the development of life? Why is it so difficult to predict the weather? And what is the future of the universe? Featuring cartoons by Sidney Harris, the book includes discussions of recent theories such as the God particle, string theory, ""brane"" theories, and the Theory of Everything and also explores other science questions.
Arthur W. Wiggins (Farmington Hills, MI) is a Professor of Physics at Oakland Community College in Michigan. Charles M. Wynn (Willimantic, CT) is a Professor of Chemistry at Eastern Connecticut State College. They collaborated on The Five Biggest Ideas in Science (0-471-13812-6).

Genres: Science

240 pages, Paperback

First published August 22, 2003

Reviews

[Eddie B. · Rating 2 out of 5]

فكرة الكتاب هي إطلاع القارئ على أهم المشكلات التي تشغل بال العلماء في خمسة فروع من العلوم: الفيزياء والكيمياء والأحياء والفلك والجيولوجيا. وهي فكرة لطيفة. لكن هناك عدة مشكلات:
1- الترجمة العربية ليست جيدة للأسف.
2- الكتاب لا يُعد على الإطلاق من الكُتب المبسطة. من مقدمته إلى نهايته.
3- الكتاب يتطلب من القارئ معرفة أساسية بالعلوم التي سيتناولها، ولا يبني معه تلك المعرفة تدريجيًا.
4- الترجمة العربية صدرت بعد خروج الكتاب الأصلي بستة سنوات! وقد كانت فترة كافية لحل أحد المشكلات الأساسية المطروحة في الكتاب وهي مشكلة بوزون هيجز.
لكن هناك محاولة لاستدراك ذلك جاءت بوضع ما أسماه المؤلفان "مجلدات الأفكار"، وهو فصل وضعاه في آخر الكتاب وحاولا فيه تبسيط بعض المفاهيم الأساسية المتعلقة ببعض الأفكار التي تم التعرض إليها في الكتاب. فليت الكتاب بدأ بالتبسيط، ولم ينتهِ به.
الكتاب خطوة لا بأس بها في الطريق إلى بناء مكتبة علمية مترجمة للعربية. لكنه مجرد خطوة واحدة صغيرة في طريق يبدو بلا نهاية.

أحمد الديب
يناير 2016

ملحوظة: سنناقش الكتاب اليوم (الأربعاء 27 يناير 2016) بنادي كتاب مكتبة الإسكندرية في الخامسة مساءً بمركز مؤتمرات مكتبة الإسكندرية. ودعوة الحضور مفتوحة لكل من اهتم: قرأ أم لم يقرأ.

[Mohamed · Rating 5 out of 5]

يمكن إعتبار هذا الكتاب من أهم وأفضل ما أؤلف فى مجال تبسيط العلوم الأساسية لغير المختصين
قضايا مختارة بعناية وهي تشكل بالفعل عصب البحث فى التيار السائد فى تلك الفروع الخمسة التي بدورها تشكل العلوم التي تقوم عليها التطور فى العلوم التطبيقية الأخري كعلوم المواد مثلاٌ ... الخ

بالمناسبة الكتاب كان اقدم قليلاٌ ولذا يجب ان ناخذ فى اعتبارنا عندما نقرأ المشكلة الأولي المتعلقة بالفيزياء أننا فى 2012 وجدنا بالفعل جسيم هيغز

[Larbi Gouzal · Rating 3 out of 5]

للأسف النسخة الرقمية الوحيدة التي وجدتها غير كاملة ولاتناقش إلا مشكلتين فقط أو بالأحرى تحديين فقط وهما وضع النظرية الفيزيائية المفسرة لكل شيء " نظرية كل شيء " وهو التحدي الذي يخوضه العلماء اليوم بمحاولتهم دمج النسبية العامة مع ميكانيكا الكم من خلال نظرية الأوتار الفائقة الواعدة (رياضيا على الأقل).
المشكل الثاني يتعلق بالبحث عن التفاعل الكيميائي الذي أدى إلى تشكل أو بداية الحياة..
تنقيطي مبني على هذين الفصلين فقط وخصوصا الفصل الثاني..أما الأول الخاص بالفيزياء فلم يفدني كثيرا نظرا لإطلاعي المسبق على هذه المعضلة.

[أمَـان🍊 · Rating 4 out of 5]

كانت رحلة مثرية وممتعة جدًا
رغم سيطرة الملل علي في بعض أجزاء الكتاب، لكن متأكدة أن السبب وراء هذا يعود لتقصيري وجهلي بالموضوع نفسه.
فأنا لست ملمّة بمواضيع الأحياء والكيمياء بشكل كافي لهذا لم أستطع فهم بعض المفاهيم التي جاء بها الكاتب في هذين الحقلين.
لكن مع ذلك أستطيع أن أرى بوضوح مدى الجهود العظيمة التي بذلت في سبيل الخروج بكتاب رصين كهذا.
يستحق القراءة بلا شك.

[Dennis Littrell · Rating 5 out of 5]

Fine introduction for the general reader

This is written by two guys who teach physics (Wiggins) and chemistry (Wynn) at the college level in a reader-friendly manner in which each of the five unsolved problems is presented, explained, and critiqued. Each section is then concluded with indications of how these problems might be solved. There are some nice cartoons by Sidney Harris to augment the text.

The five "biggest" problems are (from different disciplines and not without controversy):

1. The nature and origin of mass. (Why do some particles have mass while others do not?)

It is obvious that we really do not understand the nature of mass from our inability to form a unified theory involving gravity, a theory that would unify quantum mechanics and relativity. Indeed I think physicists are just whistling in the dark when they talk about particles and fields. It's clear to even this casual observer that the real nature of particles/waves, particles/fields is not really understood, and perhaps cannot be understood in anything other than a once or twice removed mathematical sense. We can write equations that describe what we observe, but the intrinsic nature of all phenomena remains veiled. We avoid infinities in the mathematics of physics as a long-observed and much beloved rule (something like Occam's Razor) with the result that we (necessarily) "construct" limits on the physical world like those named after Max Planck. Beyond (or "below," or "under" or "smaller than," etc.) those limits is potentially a whole universe of physics much like what might be beyond the Big Bang in cosmology.

Authors Wiggins and Wynn acknowledge that the Standard Model of physics has a "dark side" (p. 30) and that the long-sought Higgs field particle may be a "mathematic convenience." (p. 31) From my point of view everything in physics (and this includes all of string theory) that has not met with experimental proof is possibly a "mathematical convenience." This is not to denigrate physics or physicists. On the contrary. What physicists have accomplished toward an understanding of the world in which we live stands as one of humankind's most glorious achievements. The problem is that (as quoted from J.B.S. Haldane on page 159) "the universe is not only queerer than we suppose, but queerer than we can suppose." In other words don't hold your breath for the dreamed-of "Theory of Everything." And if it arrives, don't imagine that "everything" really is "everything."

2. How did lifeless chemical reactions become life?

The authors present some of the history (Stanley Miller's primordial soup experiment; panspermia, etc.), outline the problems, tell us a little about DNA and RNA, and finish with how the puzzle might be solved and by whom. I would observe that imbedded within this question is a theoretical bugaboo that first needs to be resolved. We have to agreeably define what "life" is before we can hope to make a distinction between very complex but "lifeless" self-replicating molecules and molecules forming living organisms. As such, the problem is one of definition as much as anything else. Clearly if we left out our notion of things living as opposed to things not living, we might discover a step-by-step continuum without a clear demarcation point.

3. How do proteins control cells and tissues? ("What is the complete structure and function of the proteome?")

The authors note that since the genome has been mapped and sequenced, "the unsolved problem" in biology "has shifted" to "How do protein molecules built from directions provided by [the]...genomes contribute to the structure and function of organisms?" (p. 71) A very complex problem indeed, but at least it is a practical problem and not a theoretical one, and as such (unlike some others in this book) is one that conceivably can be solved through a whole lot of hard work.

This is about cells and how they function. The authors reprise the genome mapping and sequencing story, and then point to "Protemics: The Next Frontier."

4. Can we predict the weather? (Or, how accurate can our weather predictions be?)

This of course is about complexity theory and why that famous butterfly in the Sahara continues to influence the formation of hurricanes in the Carribean.

Quick answer: accuracy will continue to fall off as the square of the distance in time. Just joking, but clearly the more lengthy the forecast, the more uncertain it will continue to be.

5. Why is the universe expanding faster and faster?

Ah, yes. What IS the nature of Einstein's fudge factor that has recently returned? I love this one. The real question is what IS all that dark energy and dark matter out there? As the authors point out only 4%(!) (see page 129) of all the matter in the universe is accounted for in terms of things seen. Seventy-three percent is in the form of dark energy and another 23% in the form of dark matter. It is amazing to realize that 96% of what exists is stuff we know next to nothing about!

A nice part of the book are the "folders" at the back in which many other interesting issues are briefly presented. The problems in the "Problem Folder" are organized according to disciplines, "Physics Problems," Chemistry Problems," etc. There are sixteen ideas in the "Ideas Folder," including such things as anti-matter, protein folding, chaos theory, global warming, and so on.

Bottom line: Wiggings and Wynn do a good job of introducing the general reader to what scientists at the horizon are working on. It's really amazing to realize how far we've come as knowledge-seeking creatures, and then to get a glimpse of how incredibly much there is we don't know.

--Dennis Littrell, author of “The World Is Not as We Think It Is”

[Nayef Al-mansouri · Rating 3 out of 5]

السلام عليكم

احببت ان اكتب بالعربي لان رأيت القليل من المراجعات عن هذا الكتاب باللغة العربيه

الكتاب عموما يحتوي علي اكبر خمس مشاكل في العلوم واللتي مازالت تبحث عن أجابه

ميزة الكتاب انه يعطي مقدمات في الفكره نفسها لكن مع الوقت نحتاج لتركيز لفهم بعض الافكار وقد يصي ب البعض بالملل

ويحتوي على كثير من المفاهيم في العلوم اللتي يجب ان نعرف عنها

فالكتاب أشبه بكنز صغير تحتفظ فيه

انا اعترف اني فقط قرأت المشاكل الخمسة
هناك ملاحق ومشاكل اخرى يتطرق لها الكتاب في اخر الصفحات مررت عليهم مرورا سريعا

لكن الكتاب ممتاز لمحبي العلوم واكتشاف المجهول
وقراءه متتعه لكم جميعاً

[نجلاء صلاح الدين]

ليس سهلا على الإطلاق برأيي ،لم أفهمه ولذلك لم أعطه تقييما .

[جهاد · Rating 5 out of 5]

يتحدث الكتاب عن اكبر الألغاز التي تواجه العلم والعلماء في الفيزياء والكيمياء والاحياء والجيولوجيا والفلك. فهو كتاب سطحي غير متعمق

[Ahmed Hazem (أبوبسطام) · Rating 1 out of 5]

الترجمة سيئة للغاية والأفكار غير مرتبه والتكرار ملل للغاية

[Hadeer Jawad · Rating 5 out of 5]

الكتاب قديم بعض الشئ وبعض المشكلات وجدوا لها حلول وتفسير

[Fady Abu-zayed · Rating 3 out of 5]

ليس كل ما توصل اليه العلم من نظريات و فرضيات تم تأكيد صحتها كما يظن البعض ، فهناك الكثير منها لا يزال تحت الدراسة و التجربة ، و لكن هذا لا يعني انكارها ، فالعلم حتى يضع اثباتا يجب ان يتحقق منه نظريا و عمليا مئة في المئة و من ثم يطلق عليه اثباتا و هذا ما يجعل العلم مصدر ثقة و احترام ، في هذا الكتاب يطرح العالمان ( ارثر وينجز و تشارلز وين ) بعض الاسئلة المتعلقة في اهم المجالات العلمية و التي لازال العلماء متحيرين في الرد عليها بجواب مؤكد لا يدعو مجالا للشك ، و من هذة الاسئلة :
الفيزياء : لماذا نستطيع قياس كتلة بعض الجسيمات بينما لا نستطيع تحديد كتلة جسيمات اخرى ؟
الكيمياء : ما سلسلة التفاعلات التي تكونت منها الحياة ؟
الأحياء : ما التركيب الكامل للبروتيوم و ما وظيفته ؟
الجيولوجيا : هل من الممكن ان نضع خريطة واضحة للطقس تمكننا من معرفة الاحوال الجوية على المدى الطويل ؟
الفلك : لماذا يتسع الكون بهذة السرعة ؟
هذة اهم الاسئلة التي قام بطرحها العالمان و بالطبع هناك اسئلة اخرى اقل اهمية تم طرحها و الاجابة عليها بشكل مختصر في نهاية الكتاب ، قد يجد بعض الغير مهتمين في العلوم صعوبة في فهم بعض المصطلحات و التعبيرات العلمية لذلك وضع العالمان قاموس علميا مصغر لتوضيح معاني هذة العبارات العلمية ، كما ان هناك تفسيرات و شروحات معقدة نوعا ما تحتاج لقارئ ذو خلفية علمية لا بأس بها ، و لكن في مجمل الكتاب هناك المتعة و المعلومات الزاخرة التي ستدعوك الى التعمق اكثر في العلوم و البحث عن المزيد من التفسيرات لاكتشاف هذا الكون و ما يدور فيه ، كتاب ممتع جدا و مفيد انصح بقراءته .

[ريحانه نَبيل · Rating 3 out of 5]

رغم تطور العلم في عدة نواحي إلا أن توجد مشكلات تجعلنا نتوقف للتفكُر فيها، لاأعلم إن كان هذا الكتاب يعرض المشكلات بشكل مُبسط أو لا فاكل مشكلة اتضحت لي ماهيتها وفرضيتها قبل أن أقرأها، ربما لأني أدرس في مجال العلوم فأكون مُلمة بُعمق فيهم لكن هذا الكتاب أجده ممتع ويطرح تساؤلات تجعلنا نناقش العقل عن الأمور التي تحدث بيننا في كل ثانية ، العلم بنفسه مازال واقفًا عند مشكلات أو ربما ليست مشكلات بل تساؤلات لم نجد لها جواب حتى الآن.
أسلوب الكاتب رائع يشرح المحتوى بشكل مُتقن يجعلك تسافر إلى رحلة مليئة بمغامرات الإكتشاف.
" إن علامة العقل المتعلم هي الرضا بمدى الدقة التي تسلم لها طبيعة الموضوع وليس السعي وراء الدقة المتناهية عندما لايكون متاحًا سوى القيمة التقريبية".

[Huong · Rating 5 out of 5]

Although the book is about complicated, unsolved problems, the language is layperson-friendly.

[Anggun P.W · Rating 4 out of 5]

simple question without answer, that's why i love science!

[Evil MortyMan · Rating 4 out of 5]

This is a good introduction to Science and it's fundamental problems. Would recommend the book to 6-12 grade students.