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2021年06期

特稿 | 李政道和CUSPEA：他改变了中国一代精英的命运

“文革”激发的构想 1972年9月，李政道教授自1946年赴美后首次回到祖国大陆。当时正值“文化大革命”，整个国家非常混乱，科教工作也近乎停顿。政道教授后来对我说当时他对此非常担心。其实，由于越战等因素，美国及西方国家那时也处在非常“迷茫”的时代。年轻人推崇嬉皮士，对现状不满，在茫然地寻找出路。1971年，美国兵乓球代表团访华，队员科恩还向周总理询问对美国嬉皮士的看法。那时正好一些华裔学

专题 | 农业与碳中和

2020年底全球平均气温比工业化前高出了1.2℃，是2016年和2019年后的第三个高温年纪录[1]。《中国气候变化蓝皮书（2021）》指出，中国是全球气候变化的敏感区和影响显著区，升温速率明显高于同期全球平均水平。根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第六次评估报告，工业化以来总的辐射强迫（即温室效应），98%来自人类活动，而人为源温室气体排放是最主要的驱动因子。二氧化碳、甲烷、氧化亚

专题 | 土壤有机质与土壤固碳

全球地表以下至1米深的土层储存碳约25 000亿吨（15 500亿吨有机碳和9500亿吨的无机碳）[1]。其中有机碳库为大气碳库（7500亿吨）的2倍，接近陆地植被生物量碳的1.8倍。土壤有机碳库是地球表层系统中最大、最具有活性的生态系统碳库，其微小变化将对大气二氧化碳浓度产生巨大影响。据统计，全球每年因土壤呼吸（包括土壤生物呼吸和土壤中植物根系呼吸）释放的二氧化碳为500亿～760亿吨，占陆地生

专题 | 稻田与稻作农业对碳中和的启示

稻作农业起源于中国。在江西省万年县，野生稻驯化为栽培稻可追溯到1万年前。在浙江省浦江县上山遗址考古发掘，破碎的红土陶罐中保存着1万年前的炭化稻粒，证实了南方新石器时期村落中已有规模化水稻生产和稻米加工。良渚文化遗址也生动地展现了距今约5000年前中国南方已存在以稻作农业为基础的早期文明。长期的稻作农业和相关的生产、加工、贸易和消费孕育出灿烂的稻作文化，它在中华文明形成和发展中具有重要的地位。稻

专题 | 生物质废弃物处理与农业碳中和

2021年8月9日，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告《2021气候变化：自然科学基础》发布。报告预估，在未来几十年里，全球所有地区的气候变化都将加剧，需要大力、快速和持续地减少温室气体排放，并达到二氧化碳的净零排放，同时减少其他温室气体和空气污染物排放。气候变化所带来的温度和降雨模式的改变，以及随之而来的高频极端性气候事件和各种自然灾害，已经深刻影响人们的生产和生活。农田与气候变

专题 | 生物质炭农业应用与碳中和

生物质炭是作物秸秆、果木修剪枝条、农产品下脚料、动物粪便等各种来源的废弃生物质在厌氧环境下发生热解反应生成的黑色固体。早在2006年，科学家提出将生物质炭施于土壤，以提高土壤肥力。这一思想源于亚马孙河流域黑色肥沃土壤的发现。南美洲的亚马孙河流域是世界上最大的热带雨林区，因高温多雨，该地区土壤有机质分解快，导致土壤快速退化而贫瘠。但就是在这样一个土地广泛贫瘠的地区，零星分布着非常肥沃的土壤，当地人称

前沿 | 防止土壤盐渍化，提高土壤生产力

土壤盐渍化是可溶性盐分在土壤中积聚，导致土壤基本特性恶化和质量下降的过程。盐渍土包括一系列受土体中盐碱成分作用的、包括各种盐土、碱土和不同程度盐化和碱化的各类土壤[1]。盐渍土广泛分布于全球100多个国家和地区，我国盐渍土面积9913万公顷，约占世界盐渍土面积的1/10。我国目前有各类可利用盐渍土约3600万公顷，其中近期具有农业利用前景的盐渍土面积约670万公顷。盐渍化土壤的肥力质量和生产力水平

前沿 | 无人机量子网络开始起飞

量子信息能实现很多经典信息无法实现的功能，日益得到广泛的重视，上升为国家战略之一。量子信息的实用化有赖于量子信息的产生、调控和传输，与经典信息网络类似，这需要量子网络的构建和覆盖。近年来，量子网络研究得到了长足发展，我国科学家已成功验证了基于光纤和卫星的两种光量子链路，多条基于光纤的地基光量子链路构建完成，并逐渐走向实用，基于卫星的天基量子链路也在实验和运行之中[1]。然而，光纤固有传输损

前沿 | 应用3D大脑类器官研究人类神经发育和疾病

很多人对医疗事业的未来，都存在这样一种憧憬：当身上的组织器官出现问题时，人们可以在体外培养新鲜健康的相同组织器官用于移植。其实在当下，类器官的出现就是这种技术的成果体现。类器官模型的构建类器官模型是在模式动物模型不能完全代替人体模型，且人体实验和流产胚胎存在伦理限制的情况下出现的。早在1965—1985年，科研工作者就已经使用“类器官”来研究发育生物学，但当时的“类器官”只是因为其形态类似

知识讲堂 | 人工智能在光伏组件缺陷检测中的应用

据测算，地球表面接收的太阳辐射功率大约为8.5×1016瓦[1]，一小时吸收的能量即可满足目前全球一年的用电需求，太阳能是可再生能源中最有前途和最重要的能源之一。我国已规划到2050年太阳能光伏发电将占全社会发电量的39%；据国际可再生能源署的预测，到2050年全球光伏的总装机量将达到14 000吉瓦（1吉瓦=109瓦），成为占比最高的发电量来源。光伏发电是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用半导

知识讲堂 | 食用天然蓝色素的开发与应用

色素分为天然色素和合成色素两大类。天然色素可从动物、植物和微生物等天然资源中获取，从植物提取的色素通常来自树皮、根、根茎、叶、花和果实。常见的天然色素包括花青素、甜菜碱、叶绿素、姜黄素、胭脂酸、番茄红素和类胡萝卜素等。合成色素是通过化学合成的方式获取的，因其产量高、耐久性好、价格低廉、着色力强、色彩多样等优点，曾经几乎取代了天然色素。然而有研究表明，合成色素中存在砷、铅、汞、氯化物等物质，它们对人

科学源流 | 现代微分几何学的发展（下）

从1920年代开始，德国有两位几何学家霍普夫（H. Hopf）、布拉施克（W. Blaschke）开始研究局部微分几何的结构与整体拓扑结构之间的关系。布拉施克是汉堡大学数学教授，他有一位十分出色的中国学生，就是后来成为现代微分几何学大师的陈省身先生。陈省身对推动现代微分几何发展所起的关键作用陈省身从导师布拉施克那里学到了整体微分几何的思想方法，并学习了很新的凯勒流形理论。1936年博士毕业

跟踪·扫描 | 中国无人潜水器跨入深渊和极地科考新阶段

[本刊讯] 2021年9月，中国科学院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器（简称“海斗一号”）在马里亚纳海沟深渊科学考察中，取得多项世界级成果。此次任务的顺利完成，意味着中国全海深无人潜水器正式跨入万米科考应用的新阶段，填补了当前国际上全海深无人潜水器万米科考应用的空白。航次专家组认为，“海斗一号”在目标物探寻、海底地形地貌探测、实时影像直播和目标物在线识别等应用领域体现出明