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2022年10期

卷首语 | 聆听矿物之歌

“有一个美丽的传说，精美的石头会唱歌……”当你听到这句歌词的时候，千万不要以为它只是传说。如果说精美的石头会唱歌，那么组成石头的矿物一定是谱成歌曲的音符，不但会“唱”出远古的歌，告诉你地球上曾经发生过什么，还会走进人类的生命之中，帮助生命在海洋里孕育并生长，从此不离不弃，一路相伴到今天，甚至走进你的食物、药物、日用品、化妆品、绘画颜料、建筑材料等方方面面。你的身体里有它，你的身边处处有它，你的

特别策划 | 神奇的矿物地球的馈赠

确立人类经济基础的矿石从矿石中提炼出的金、银、铜、锡等贵重金属是人类最早的财富，人类以这些贵重金属为货币进行交易，以其为原料制造最早的金属生活用品。几千年来，金、银一直是公认的硬通货，至今，各个国家都有黄金储备，黄金仍然是世界经济最后的一颗“定心丸”。为人间增添颜色的矿石中国绘画所用的很多颜料来自矿石。矿物颜料有性状稳定、不易褪色的优点。北宋名画《千里江山图》中所用的蓝色和绿色颜料，就

特别策划 | 大地“调色盘”

说起大地的颜色，棕色、灰色、土黄色等相关色系往往是人们对其最深的印象。但实际上，它并非如此“寡淡”，地球地质运动造成的多种地形地貌，让大地变成了五彩的“调色盘”。今年是中国第二次青藏高原综合科学考察研究开启5周年，让我们以青藏高原为例，去看看地球地质运动的杰作吧！白色：雪山青藏高原是地球上一个非常特殊且重要的地质地理单元，若以3000米的等高线为限，青藏高原的面积大概超过300万平方千

特别策划 | 显微镜下的岩石世界

石头，在我们的生活中随处可见，它们组成了高耸的山脉、幽深的河谷、坚实的大地，是我们生存空间的基石。各种各样的石头被地质学家称为岩石，它们记录了地球46亿年的形成与演化历史。构成岩石的是矿物，它们是各种离子、原子、分子按照一定的规则“组装”在一起的物质，是连接微观世界和宏观世界的桥梁。研究人员把岩石制成薄片放在偏光显微镜下观察，就可以准确识别出组成岩石的各种矿物，并由此打开一扇通往岩石微观世

特别策划 | 矿物的气味

香味、臭味、腥味、糊味……除了色彩和形状，气味也是人们对物质的首要印象之一。虽说引起嗅觉刺激的主要是有挥发性、可溶性的有机物质，但平时看起来“硬邦邦”“冷冰冰”的无机物——矿物，其实也有气味，只不过它们有的“潜伏”很深，有的披着“伪装”，需要用“手段”才能揭开其真面目。我们常常能闻到饭菜的气味，这是因为其中的有机气体结构不稳定，常有微观分子从中飘出。这些微观分子，就是我们平时说的气味。但是

特别策划 | 湖泊中的矿物密码

在地球广袤的陆地表面，上亿个湖泊星罗棋布，点缀着宽广的大地。其中面积大于10公顷（一个标准足球场的面积大约有1公顷）的就有140万个。湖泊就像地球上所有的生命一样，要经历形成、发展、收缩的过程。它们的“一生”或长或短，但最终都会消亡。而矿物里隐藏着湖泊“一生”的印记。让我们以干旱地区的湖泊为例，去探索其中的奥秘吧！盐湖的产物——沙漠玫瑰（摄影/石敏）湖泊里“开”出“石头花” 有一种“盛

特别策划 | 矿物荧光，不一样的“晶”彩

矿物的荧光与磷光在解释矿物是如何发光之前，需要对矿物的发光性有一个客观和科学的认识。在常温常压下，处于稳定状态的矿物并不会自主发光，仅能以反射或折射的方式改变环境中光线的传播方向。例如：阳光散落在花岗岩铺就的广场上，地面上出现闪闪的亮光，是花岗岩中的云母反射光线的结果；经过切割、打磨、抛光的钻石，呈现出璀璨的火彩，是光线射入宝石后在宝石内部完成多次反射与折射的结果。就像霓虹灯本身不

特别策划 | 地质“容颜”的变与不变

无论是“山无棱，天地合，乃敢与君绝”的海誓山盟，还是“今人不见古时月，今月曾经照古人”的感慨与思索，都表达出人们认为世间的山川、湖海与岩石都貌似亘古不变。事实上，与动植物等生命体不断进化一样，在地球几十亿年的演化过程中，海洋、大陆、山川、湖泊和岩石等同样经历着分分合合与循环往复，世间万物的变化始终存在。板块构造 ——合久必分，分久必合地球在约46亿年前形成，地壳、地幔和地核构成地球的

特别策划 | 少年地质学家养成记

熟悉又陌生的学科说起地质学，大部分人会有一种既熟悉又陌生的感觉。说熟悉，是因为每个人或多或少都接触过地质学的知识，从火山、地震、泥石流等耳熟能详的现象，到恐龙、三叶虫等众多的古生物化石，再到岩石、石油、土壤、水等日常可见的物质，都是地质学研究的范畴。而初中地理课本中提到的大理岩、花岗岩以及断层、褶皱等，都是地质学中最常见的名词。说陌生，是因为地质学是一门少数人在大学才能接触到的专业学科

特别策划 | 地球物理学家的科研日常

地质学涵盖领域非常广，也与其他学科存在诸多交叉，地球物理学就是其中之一。它是地质学与物理学的交叉分支学科，主要根据地下土壤及岩层的物理性质差异，通过重力、磁法、电法、地震等探测手段，给地球做“CT（电子计算机断层扫描）”，来获取一定范围内不同深度岩层在纵向和横向上的相关物理信息，进而了解地下岩性和构造等内容，为地质学研究提供科学依据。没有调查就没有发言权许多人认为，地球物理学的探测工作，就

探索发现 | 黑果枸杞稳定荒漠生态的明星

黑果枸杞，国家二级保护野生植物，被列入中国《国家重点保护野生植物名录》。在过去一段时间里，由于一些人过度迷信其所含花青素的作用，野生黑果枸杞资源和当地生态环境受到严重破坏。但其实，黑果枸杞的真正价值不在于“吃”，而是稳定整个荒漠生态系统。在荒漠中安家枸杞隶属茄科枸杞属，全属有80多个物种，大多把家安在了南美洲，在中国生长的只有7个物种。但就是这有限的几个枸杞物种，演绎出了无限精彩。其中

探索发现 | 世界水电技术的“珠穆朗玛峰”：白鹤滩水电站

泄洪中的白鹤滩水电站长江自青海发源，穿行于西藏、四川、云南的高山峡谷，水色金黄、古产沙金，故在此段又称金沙江。这里流急坎陡、水势惊险、落差巨大，是中国水能资源的富矿。2010年10月开工、2021年6月首批机组投产发电的白鹤滩水电站，就坐落在其下游段，被称为“当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程”。极复杂的地质极优越的水能早在20世纪50年代，中国就在金沙江下游开展了水电站

探索发现 | 穿越“地质博物馆”的新成昆铁路

60多年前，老成（四川省成都市）昆（云南省昆明市）铁路的建成书写了人类征服自然的奇迹。半个多世纪后的2022年6月21日，21世纪的新成昆铁路核心控制性工程——小相岭隧道顺利贯通，标志着在建新成昆铁路隧道全线贯通。这不仅是老成昆铁路传奇的续写，更是中国铁路建设者们又一次对极限的挑战。新成昆铁路建设过程中遇到了哪些地质难题？中国铁路建设者们又是如何用科技的力量攻克这些难题的呢？成昆线读书

探索发现 | 把二氧化碳埋地下

中国作为全球气候治理的积极参与者、构建人类命运共同体的首倡者和先行者，提出了“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标承诺。二氧化碳（CO2）作为大气中最主要的温室气体之一，一直备受关注，各类控制方法层出不穷，二氧化碳地质封存就是其中一种。从哪儿来，回哪儿去大气中的温室气体主要有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟碳化合物（C

探索发现 | 起落架的“减振术”

乘坐飞机时，尤其是降落阶段，不少人会有各种担心：飞机着陆时会产生非常大的能量，导致机身颠簸，甚至可能造成危险。但正常情况下，飞机都会平安落地，而确保飞机平安落地的“大功臣”就是飞机的“腿脚”——起落架。减振：起落架的必修功无论是固定翼飞机还是旋翼飞机，目前常见的起落架有两种：一种是轮式起落架，一种是滑橇式起落架。起落架作为连接飞机机身与地面的装置，具有支撑机身，帮助飞机完成起降和滑行动作的

科学微距 | 用香蕉皮制作更好吃更健康的曲奇饼干

香蕉皮不再是垃圾或用来堆肥了，它正走上人们的餐桌。最近，《美国化学学会食品科学与技术》杂志发表的一份研究报告显示，加入香蕉皮粉制作的曲奇饼干不仅更健康，其口味也比只用小麦粉烘焙的曲奇饼干更令人满意。随着植物性饮食受热捧和减少食物浪费的大趋势，人们希望能以创造性的方式利用蔬菜和水果的每一部分。香蕉皮一直是人们尝试的对象，但其所含纤维非常多，难以生吃。最近，研究人员发现可以将香蕉皮研磨成富含纤维、

科学微距 | 新发现的昆虫化石拥有360度视觉定位猎物

新发现的昆虫化石最近，美国俄勒冈州立大学理学院名誉教授波纳尔（George Poinar Jr）新发现了一种昆虫化石。该昆虫被包裹在来自缅甸的1亿年前的琥珀中，它有着凸出的眼睛、细长的嘴和能渗出黏液的脚，与今天活着的任何生物都不同，是半翅目家族中已经灭绝的成员。波纳尔说：“它是一种小型捕食者，凸出的眼睛能提供清晰的360度栖息地视野，来定位可能从任何一侧出现的猎物。” 该昆虫的另一个奇异特

科学微距 | 新材料为太阳能电池板穿彩衣

随着光伏技术的不断推广应用，太阳能电池板不再只用于屋顶，不少公共建筑物的外墙也开始使用这些发电设备，但它们单调的黑色不够美观，让人们难以接受。为什么太阳能电池板通常是黑色的呢？因为它们的作用是吸收光。例如，红色的汽车看起来是红色的，是因为其表面反射红光而不是吸收红光。因此，大多数为太阳能电池板赋予颜色的尝试，都会降低其吸收光和发电的能力。替代的方法是使用结构色源，利用微观形状仅反射非常狭窄的部

科学微距 | 声音·数字·趣闻

中国医用重离子加速器模型依托兰州重离子加速器这种重大科技基础设施，中国科学院近代物理研究所在世界上首次合成了30多种新核素，首次精确测量了26种短寿命原子核的质量。现在，重大科技基础设施已成为培养和吸纳优秀科技人才的“蓄水池”。 —赵红卫中国科学院院士中国依托重大科技基础设施，大力推动基础研究和应用研究的进步，成为解决重大战略科技问题的主平台。为此，中国科学院院士、兰州重离子加速器

科学有料 | 如果岩石能说话

岩石记录了地球演化过程中的每个关键时刻，研究它们可以更好地帮我们了解地球。澳大利亚西部的皮尔巴拉地区（Pilbarra）是研究古老岩石的最佳去处之一，附近的岩石年龄有35亿年之久，蕴藏着地球上最早期生命的证据。塔拉·乔基奇发现的硅华塔拉·乔基奇通过寻找陆地温泉沉积物的方法，在这里找到了一堆纹路横生的岩石——叠层石。叠层石是由藻类在生命活动过程中，将海水中的钙、镁碳酸盐及其碎屑颗粒黏结、沉

学海新知 | 你好，小恐龙“英贝贝”

它是迄今为止全球最完整的鸭嘴龙类胚胎化石，它生活在距今7200万～6600万年的白垩纪末期；通过它，研究人员尝试科学重建还原了鸭嘴龙类孵化之前在恐龙蛋中的样子，它就是“英贝贝”！ “英贝贝”3D复原图（供图/福建省英良石材自然历史博物馆）暗藏玄机的恐龙蛋化石鸭嘴龙类胚胎“英贝贝”化石原产于赣南地区白垩纪末期的地层中，现藏于福建省英良石材自然历史

学海新知 | 舌尖上的矿物

涮火锅是大多数人喜爱的美食。可你知道，一次火锅宴需要有多少种矿物来帮忙吗？易拉罐的制作原料是铝材或电镀锡薄钢板（俗称马口铁）。铝材的主要原料由铝土矿提炼而来，铝土矿由软水铝石、硬水铝石和三水铝石组成。锡主要由锡石、黝锡矿提炼而来。钢板由铁炼制而成，铁主要从针铁矿和磁铁矿中提取。 “好厨子一把盐”。调味品中的食盐与矿物石盐只有一字之差，但它们的含义却有天壤之别——前者是工业产品，后者是一种

学海新知 | “它山之石”何以攻玉

最迟至8000多年前，中华民族的祖先已经在东北地区孕育出璀璨的玉文化，精美绝伦的玉器令后人惊叹。在欣赏之余，我们不禁要问，古人是如何把不规则的玉料加工成型的呢？玉石竟是“钢铁侠” 玉石，是一种美丽的矿石，其莫氏硬度（表示矿物硬度的一种标准）为6～7，比青铜（莫氏硬度5～6.5）还要略胜一筹。 8000多年前，人类还处于新石器时代，可使用的工具不过是木头和石灰石。木头的硬度自不必说，石灰石的

艺术中的科学 | 跨越300年的数学传奇：费马大定理

近日热播的电视连续剧《天才基本法》极大地激发了青少年观众学习数学的热情，剧情中特别提到著名的费马大定理。费马大定理是数学史上光辉灿烂的一页，让我们一起来详细了解一下这个定理吧！ “业余数学家之王”：费马一般认为，现代数论的创始人是费马（1601—1665年）。他是法国数学家，但其主业是律师，数学是他的业余爱好。由于他在数学的许多分支如数论、微积分、解析几何、概率都有根本性贡献，被后人冠冕为“

艺术中的科学 | 藏族碉楼营造技艺垒石为室坚若磐石

四川甘孜藏族自治州丹巴县素有“千碉之国”的美誉，这里的古碉楼雄伟壮观、气势非凡，历经千年风雨保存至今。2008年，藏族碉楼营造技艺被列入《第二批国家级非物质文化遗产名录》。高原上的古代堡垒丹巴县地处青藏高原东南边缘，这里耸立着规模宏大、类型多样的古碉楼。古碉楼是一种多功能的建筑物，修建在屋后、与居住房屋相连的是家碉，一般用于贮藏物品、防御匪盗；建在村寨中心，用于保护村寨、部落的是寨

兵器与谋略 | 中美王牌部队对决第一战

1950年11月1日，抗美援朝第一次战役中的关键之战——云山战斗打响。这是中美两军在朝鲜半岛的第一次交手，也是一场王牌对王牌的较量。中国人民志愿军第39军的前身是原中国人民解放军第四野战军第2纵队，可追溯至红军时期的红十五军团，是东北解放军的主力部队。交战的另一方，美军骑兵第1师创建于美国独立战争时期，有“开国元勋师”之名，参加过两次世界大战，号称建军160年来未尝败绩。云山一战，第39军大获

行知天下 | 走进地质史诗：札达土林

札达，在藏语中是“下游有草的地方”。札达土林，位于西藏自治区阿里地区札达县，海拔3750～4450米，是世界上最典型、面积最大的第三系地层风化形成的土林，气魄宏大、雄阔壮观，被称为地质史诗。让我们一路向西，去看看那里的狂野、广袤、极致与厚重！俯瞰札达土林百万年湖海变沟壑札达土林地貌在地质学上叫河湖相，成因于百万年的地质变迁。100多万年前，札达附近有个大湖，喜马拉雅造山运动使湖盆升高，

行知天下 | 探秘“功勋矿”

可可托海三号矿坑位于新疆维吾尔自治区富蕴县。中国最初制造的原子弹、氢弹和人造卫星等所用的稀有金属主要来自这里，所以它被誉为“英雄矿”“功勋矿”。如今，可可托海三号矿坑已成为可可托海世界地质公园的一部分，受到有效的保护。让我们跟随作者的脚步，到可可托海三号矿坑看看吧！绿柱石的变种之一：祖母绿，标本来自云南绿柱石中竟藏着战略资源你听说过海蓝宝石、祖母绿或者绿宝石吗？它们都源于矿物学中的绿柱

行知天下 | 新中国地质事业的主要领导者：李四光

李四光（1889年10月26日—1971年4月29日），中国共产党党员，著名地质学家、教育家，中国现代地质学的开拓者、中国现代地球科学的奠基人之一。他摘掉中国“贫油国”的帽子，找到铀矿床，为中国国防事业崛起作出巨大贡献！2009年，李四光当选为“100位新中国成立以来感动中国人物”之一。让我们一起学史爱党，知史爱国！新中国地质事业的主要领导者李四光 “努力向学，蔚为国用” 1889

生活解码 | 最熟悉的陌生字

一个汉字被多次抄写或者一个英文单词被反复背诵后，本该熟练掌握的字词却在某个瞬间变得越看越陌生、越读越陌生……这是怎么回事呢？大脑的短暂“罢工” 早在一个世纪以前，心理学家们就注意到，对单一英文单词的持续注视或重复朗读，会导致信息丢失进而造成识别困难。1960年，心理学家兰伯特（Lambert）和雅克博维次（Jakobovits）首次将这种现象命名为语义饱和（Semantic satiatio

生活解码 | 你不需要太完美

不知从何时起，完美主义成了一种“时髦”。但是，在越来越多的人追求完美的同时，也出现越来越多的问题。完美主义已成为很多人不幸福的原因之一。案例成绩经常名列前茅的郝梅（化名），最近很不快乐，甚至有了厌学的念头。主要原因是她对自己的要求很高，如果成绩不是第一，就觉得很失败。但现实情况是，不管多努力，也不能确保每次都是第一。所以她越来越害怕考试。不仅如此，郝梅对别人要求也很高，在一次小组活动中

漫画科学 | 让汗水发电的生物膜

这是一种小巧且柔韧的细菌生物膜，约一张纸厚。它可以在汗水蒸发的过程中收集能量并将其转化为电能，为可穿戴电子设备提供长期、持续的电力。汗水蒸发驱动电荷的传输可以产生电流。而供电过程要“仰仗”生物膜电池中被改造过的硫还原地杆菌。这是一种有很强产电和成膜能力的电活性微生物，身上有许多卷须般的纳米流体通道，可以产生高度粘合的导电生物膜片。要将生物膜片贴在身上为电子设备稳定供电，还需要“加工

漫画科学 | 能“唱歌”的“纸片”

这张“纸片”其实是一种基于压电技术制作的薄膜扬声器，约1角硬币重。从外观来看，它比以前的薄膜扬声器，更薄、更柔、更透明。在这张“纸片”一侧夹上音频线，再将音频线的另一端插入电脑的耳机端口，打开音频，就能听到它发出的声音。它与以前的薄膜扬声器不同。以前的薄膜扬声器要想发声，需要在施加电压后能自由振动才可以，这意味着薄膜必须做成悬空设计，不依附任何物体，以保证振动不受阻。现在的新薄

科幻空间站 | 地球大炮

人物：沈华北：科学家赵文佳：沈华北的妻子沈渊：沈华北的儿子邓伊文：新固态材料科学试验项目的负责人凯文斯基：核查组组长邓洋：邓伊文的儿子贝加多：阿根廷物理学家在一次科学试验中，科学家沈华北利用“糖衣技术”所产生的巨大压力创造了新固态材料。在试验现场，具有超高质量和超强密度的新固态材料直接沉入到致密的地层当中，并引发了地震。试验后不久，沈华北

科幻空间站 | 消失的石头

2048年4月15日人类发展研究中心给我发来了会议邀请函，议题是讨论一块特别的石头。电子邀请函中还附带了一段视频：一块拳头大小的石头突然出现，飞速移动后消失不见，不一会儿又再次出现，向前高速飞行最终消失在地穴深处。这是国际联合地质勘探队在2.5万米深的地穴拍摄到的景象。因为今年是中国农历龙年，所以人们将这块石头命名为“龙石”。 “龙石”会是一款特殊的无人机吗？现在形状奇异的无人机很多，视

科幻空间站 | 科幻创作不惧“硬伤”

千百年来，人类对月球的起源充满了好奇，其中一个理论是“大碰撞”假说——距今45亿年前，在引力拉扯下，一个名为忒伊亚的星球与原始地球相撞，碰撞产生的残骸又重新聚集起来，形成了现如今的地球和它最忠实的卫星——月球。一代代科幻作家笔下也有很多关于地球科学的作品。本期刊载的两篇科幻作品，都与地球科学密切相关。《地球大炮》的作者刘慈欣是当代中国杰出的科幻作家，已发表作品约400万字，荣获国内外

编读互动 | 《知识就是力量》科学小记者畅游北京灵溪风景区感悟地质奥秘

9月11日，在《知识就是力量》杂志社举办的“畅游北京灵溪风景区感悟地质奥秘”研学活动中，中国地质科学院地质研究所研究员苏德辰老师带领25名《知识就是力量》的科学小记者，走进北京灵溪风景区，了解神奇的地质构造，体验大自然的鬼斧神工。走进“地质摇篮” 灵溪风景区坐落在具有“地质摇篮”之称的北京西山腹地，主要景点分布在岭角村西北一段2000米长的峡谷内。 1亿多年前的恐龙时代，这里正位于一

百问百答 | 百问百答

2022年，北京冬奥会圆满结束。冬奥场馆如何在赛后有效利用，是从设计之初就一直思考的问题。要做到这一点，可以运用先进的人因分析技术。2022年8月27日，全国工程勘察设计大师、清华大学建筑学院院长张利带我们一起探讨人因分析技术在北京2022年冬奥场馆设计规划中的运用。什么是人因分析技术？人因分析技术的运用包括投入沉浸式环境、应用人因测度技术（测量人的身体和行为的数据来调整方案）、通过实景人

百问百答 | 一卷在手学科全有

教育部印发《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》，提出4个跨学科概念和13个学科核心概念。本刊携手权威科学家、一线科研工作者，紧密结合教育部新课标中的核心内容，将本期内容聚焦数学、物理、化学、地理、历史等多个学科，并结合前沿科技进行深度剖析，引导青少年主动学科学、用科学，将科学理念、科学思维转化为行动。数学方面，《跨越300年的数学传奇：费马大定理》，以电视剧为引，带你了解费马大定理的