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2022年11期

卷首语 | 认识你自己，从身体开始

每一个人，从生到死，始终相依相随、不离不弃的，就是你自己。不管是富可敌国还是一贫如洗，你都会拥有的一项财富，就是自己的身体。然而，即使是上可九天揽月、下可海底探险的今天，我们依然不得不承认，人类对自己身体的认识还是不够，还有更多人体奥秘亟待探索。 “认识你自己”，阿波罗神庙（约建于公元前540年，是希腊现存较为古老的建筑遗迹之一）门柱上的这句铭文，其意义也许比我们想象的还要更为深远和隽永

特别策划 | 人体数理化

人脑：精密的“机器” 说到精密的机器，人们一般会想到光刻机（制造芯片的核心装备），一台光刻机需要的零件达10万个，但这与人体这台“机器”相比，却是小巫见大巫。人的大脑有100多亿个神经元，这100多亿个神经元控制着人的感觉、运动、联络，就像电脑的中央处理器一样，具有超强的“算力”。而且人体神经的信息传输速度也非常快，大约为每秒100米，大脑发出的指令能在1‰秒内传到身体的任何一个角落。目

特别策划 | 走进人体元素周期表

“一方水土养一方人”的化学体现化学元素是具有相同核电荷数（核内质子数）的一类原子的总称。根据含量不同，人体中的化学元素可分为大量元素（含量＞0.01%）和微量元素（含量＜0.01%）。其中，氧（O，65%）、碳（C，18%）、氢（H，10%）、氮（N，3%）、钙（Ca，1.5%）、磷（P，1%）、钾（K，0.35%）、硫（S，0.25%）、钠（Na，0.15%）、氯（Cl，0.15%）、镁（M

特别策划 | 身体内的化学反应

“同化”与“异化”间的化学反应中国著名生物化学家刘思职院士这样解释身体内的化学反应：生者化，化又生，生化即化生；新必陈，陈乃谢，新陈恒代谢。身体的正常运作有赖于我们和外界物质的不断互动，无论是摄入食物、还是呼吸空气，但问题是，外界物质是怎么在身体里发挥作用的呢？化学提供了一个很好的切入角度，“化”就是“转化”，所以“化学”就是转化的学问。不属于人体的物质转化为身体的一部分或成为身体需要的营

特别策划 | 一用脑，大脑就不“平衡”了？

生命与熵为什么热量总是从较热的物体传递到较冷的物体？为什么凋落的树叶不会重回枝头，枯萎的花瓣不会重新绽放？自然界中宏观事物的发展过程都有一个优先的方向，遵循的规律便是热力学第二定律，也称“熵（shāng）增加原理”。可以简单地理解为，事物总是向无序的方向（或者说充满更多可能性的状态）发展，而这种无序的程度（或者说不确定性）即为“熵”。 “熵”是一个非常奇妙的抽象概念，由德国物理学家克

特别策划 | “消失”的器官

人类进化示意图人类的尾巴去哪儿了哺乳动物的尾巴具有维持身体平衡、作为工具使用和保护其他身体器官的三大功能。不同形态尾巴的功能侧重点也不一样。尾毛蓬松、状如绒棒的大尾巴，例如松鼠、狐狸的尾巴，主要是为了在林间攀援、草原追逐时，起到稳定运动方向、维持身体平衡的作用。在弓箭、飞镖尾部固定羽毛、布条等尾饰，也能起到相同的作用——没有这些尾饰，向前运动的棒状物就会偏离预定的方向，甚至在空中失去平

特别策划 | 揭开苦味受体的神秘“面纱”

2022年9月16日，研究人员在马钱子碱激活人源苦味受体TAS2R46的结构研究中取得突破，在国际上首次揭开苦味受体的神秘“面纱”。那么，什么是苦味受体？关于它的研究对人类有什么意义呢？不同苦味分子激活表达在味蕾上的苦味受体TAS2R46的艺术展示图。该图艺术化地展示了口腔内部构造，背景是喉头和悬雍垂，舌头上的彩色突起模拟了味蕾，而画面前方与苦味受体分子结合的是具有苦味的植物（绘图/Julie

特别策划 | 少年医学家养成记

医生是救死扶伤的白衣天使，他们的工作责任重大。如何成长为一名医生呢？请听听医学家是怎么说的吧。儿时梦想终成真在我很小的时候，有一次因为肚子疼，妈妈请来了村里的医生。医生用手摸了摸我的肚子，告诉妈妈，是我肚子里的蛔虫在“闹事儿”，并给了我两片白色小药片。药吃下去，我很快就不疼了，此后再也没有犯过肚子疼的毛病。我跟妈妈说，医生真厉害！妈妈说，医生是白衣天使，专门为病人解除病痛、救死扶伤

特别策划 | 医学家的科研日常

医学家工作非常繁忙，常遇到急危重症患者需要救助。让我们以从事脑血管疾病治疗的神经外科医生为例，走进医学家的科研日常。神经外科医生正在给病人进行介入手术医生是一个神圣的职业，影视剧里的外科医生常白衣加身、帅气威严，手术刀挥，抽丝剥茧、祛病除魔，宛如天使一般。然而，现实中的医生绝不像表面看到的那样光鲜，这是一个高风险的职业，与时间赛跑、与死神比拼，工作中丝毫不能马虎，手术中不能有半点差池。

探索发现 | 国之瑰宝：降香黄檀

降香黄檀，又名黄花梨（摄影/ 张茂）说起降香黄檀，大家可能比较陌生，但是，它的另一个名字“黄花梨”可是声名在外，有“国之瑰宝”之称。在市场最火爆的年代，这种植物产生的木材堪称价比黄金。在2021年公布的中国《国家重点保护野生植物名录》中，降香黄檀被列为国家二级重点保护野生植物。它究竟是一种什么植物？其木材为何如此名贵？让我们一起来看看吧！竟与豌豆是“远亲” 降香黄檀为半常绿落叶乔木，

探索发现 | 太阳“摄影师”羲和号的探日之旅

2022 年8 月30 日，中国国家航天局公布了中国首颗太阳探测科学技术试验卫星羲和号的最新研究成果。从2021 年10 月14 日成功发射升空后，羲和号这位太阳的专属“摄影师”便开启了一段奇妙的旅程。它给我们带来了关于太阳的哪些信息呢？让我们一起去看看吧！拍照又准又稳羲和号在新型卫星技术试验方面获得了3项国际首次，即：首次实现了主从协同非接触超高指向精度、超高稳定度卫星平台技术在轨性能验

探索发现 | 火星上的中国印记：祝融号的新发现

2022年9月18日，国际宇航联合会在第73届国际宇航大会开幕式上，将2022年度“世界航天奖”授予中国天问一号火星探测团队。该奖项是国际宇航联合会年度最高奖。截至目前，天问一号探测器已在轨运行800多天，中国第一台火星车祝融号已累计行驶1921米。它们有哪些新发现呢？让我们来看看它们的故事吧。我叫“祝融”，是一辆来自中国的火星车。虽然我还是火星界的新秀，但无论是个头还是能力，都不输我

探索发现 | 旋翼，直升机的升力担当

作为一种常见的低速飞行器，直升机是世界上第一种可以垂直起降，也是目前最有效的可悬停飞行器，这些飞行本领都离不开它的旋翼。单旋翼直升机每一片桨叶都在“努力” 和固定翼飞机靠机翼产生升力不同，直升机的升力源自旋翼系统。旋翼通常由两片或两片以上桨叶组成，与安装在旋翼轴上的桨毂（gǔ）连接，由发动机带动旋转。旋翼轴转动时，会带动桨叶与周围空气相互作用，从而产生空气动力。此时，旋翼的每一片桨叶

科学微距改 | 阿巴拉契亚松露被发现独具6种化合物

阿巴拉契亚松露有朝一日可能与欧洲的松露一样珍贵松露是一种真菌，由于它对生长环境的要求极其苛刻，且无法人工培育，故产量稀少，价格昂贵。几年前，在意大利的一场拍卖会上，3.3磅（约1.5千克）的大颗松露以33万美元的价格售出。松露气味特殊，含有丰富的蛋白质、氨基酸等营养物质，被称为烹饪界的“钻石”。在西方国家，奢侈一餐的标志是在食物上撒松露刨花。然而，与知名的意大利白松露或法国黑松露相比，生

科学微距改 | 鬣狗的叫声具有“来电显示”功能

黄昏笼罩着肯尼亚西南部的马赛马拉草原，一只斑点鬣（liè）狗在金合欢树下潜行。忽然，远处不断传来另一只斑点鬣狗的叫声。它停了下来，圆圆的耳朵向前翘起，仔细分辨这是有狮子靠近的提醒，还是其他鬣狗族群入侵领地的警报。斑点鬣狗可以根据叫声分辨彼此斑点鬣狗族群由多个家庭组成，这些家庭聚集在一定范围内的草原上生活。族群建立在社会等级基础上，这使得各成员的身份尤为重要。美国内布拉斯加大学林肯分校博士后

科学微距改 | 蚂蚁体表的蜡兼具识别和保湿功能

蚂蚁具有巢穴识别功能，能够将自己巢穴的蚁群成员与外来的——可能是敌对的——蚁群区分开来。这种功能来自于覆盖其身体表面的一层非常薄的蜡所发出的气味。同时，这层蜡还可以保护蚂蚁身体中的水分不流失。德国美因茨约翰内斯古腾堡大学的科学家们最近发现，即使在需求冲突的情况下，蜡层的这两种功能也能保持不变。 “蚂蚁可以优化、调整蜡层以同时满足两种需求，”进化生物学家Florian Menzel博士说，“既可以

科学微距改 | 声音·数字·趣闻

唯有热爱，方能步履不停 —付巧妹付巧妹付巧妹是中国古遗传学领域的青年科学家。她重写欧洲最早的现代人类历史，填补世界人类演化史所缺失的重要中国篇章；揭秘中国石峁（mǎo）古城、良渚等逝去文明的族群关系，带领团队推动中国的古遗传学研究进入世界前列。古DNA是指在古代生物遗骸中残存的DNA片段。通过这些古老的基因片段，付巧妹和她的团队探究人类的起源与演化，揭开了一个又一个人类历史的未解谜团

科学有料 | 技术融合与未来医学

未来医学是什么模样，会为我们带来怎样的便利？丹尼尔·卡夫（Daniel Kraft）是毕业于斯坦福和哈佛的医学科学家、发明家，在临床医学、生物医学和创新方面拥有超过25年的从业经验，让我们听听他是如何从技术融合的角度来畅想未来医学的吧！从台式机到智能手机再到智能手环戴在身上的医疗设备现在，许多健康和医疗相关的技术都如摩尔定律所证明的那样，在快速且呈指数级地发展。内存和计算能力10亿倍

学海新知 | 《天工开物》里的化学世界

《天工开物》是中国古代一部集大成的科技著作，其中农业、手工业的内容均与化学有密切联系。让我们以采煤、制陶为例，走进《天工开物》里的化学世界吧！书中处处有化学《天工开物》为明代科学家宋应星于1637年（明崇祯十年）所著，分上、中、下3篇共18卷，其中记载的大量有关农业、手工业的科技，在当时世界上都是相当先进的。书中记述的化学知识丰富，在一定程度上反映了中国明代对化学的认识水平。《天工

学海新知 | 资料堆里找铁矿

铁矿石是生产钢铁的重要原材料，是建筑、汽车、造船等用钢行业的重要基础。中国是全球重要的铁矿石生产国和消费国，铁矿石的稳定供应对经济发展尤为关键。21世纪初，新疆维吾尔自治区接连发现超大型铁矿基地，对促进新疆经济社会发展有重要作用。安装了航空磁力仪及辅助设备的飞机（供图/周坚鑫）在科研工作中，除了实践，前人资料也非常重要。下面我们就以塔什库尔干铁矿带为例，看看它是如何被发现的！过去——

学海新知 | 探秘 “亚特兰蒂斯”

1669年，有人根据柏拉图的描述绘制了亚特兰蒂斯地图，图中亚特兰蒂斯位于直布罗陀海峡（非洲和西班牙中间）的西部（绘图/ 飞飞）每年10月的第二个星期三是国际减灾日。提到重大自然灾害，总会有人联想到亚特兰蒂斯离奇消亡的故事。亚特兰蒂斯是传说中拥有高度文明的古老大陆，因地震和海啸在一夜之间被淹没在大海深处。它是古希腊哲学家柏拉图的想象，还是真实存在过却已消失的秘境？让我们从地质学的角度来谈谈亚特

学海新知 | 丁达尔效应—捕捉光的通路

清晨的树林中，常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱，这种现象被称为丁达尔效应。当丁达尔效应出现时，我们便可以看见光的形状。让我们通过实验来认识丁达尔效应背后的物理知识吧！实验原理 1869年，英国物理学家约翰·丁达尔发现，当光通过胶体时，从垂直入射光的方向可以观察到一条光的通路，即丁达尔效应。那么，在清水（1号水杯）和溶液（2号水杯）中为什么看不到这种现象呢？在回答这个问题之

艺术中的科学 | 一抹龙泉红千秋国色浓

“印泥未开出馋水，印泥一开香扑鼻。”这是南宋诗人杨万里在《谢亲戚黄雀》中对印泥的赞誉。好的印泥，红而不躁、沉静雅致、细腻厚重，可以将篆刻作品的刀法展现得淋漓尽致、纤毫毕现，时间愈久，色泽愈显。而越是珍贵的印泥，越是受到文人墨客的追捧。泼墨、挥毫、蘸泥、落印，正是那一抹看似不起眼的朱红，让无数历代书法名画有了温度，有了姓名。传统印泥的典型代表之一便是江苏常州的龙泉印泥，它与浙江杭州的西泠（l

兵器与谋略 | 陆海空全能选手直-20型直升机

直-20型直升机（代号“入云龙”、“神雕”-20）是中国最新一代战术通用直升机，将统一装备解放军陆军、海军、空军、火箭军、战略支援部队、联勤保障部队以及武装警察部队等6个军种级单位。它将成为中国军队承担任务最多样、装备规模最庞大、使用最为广泛的有人驾驶直升机。从直-9型到直-20型目前，世界部分军事强国都拥有统一装备海陆空军的通用直升机型号，例如：美国SH-60“黑鹰”系列直升机的各种

兵器与谋略 | 土办法打败敌坦克

1947年1月4日，中国人民解放军（以下简称“解放军”）在鲁南战役第一阶段成功歼灭国民党军整编26师和第1快速纵队。战斗中，解放军积累、发展了用步兵装备歼灭坦克摩托化部队的宝贵经验，缴获了一大批机械化武器装备，史称“鲁南大捷”。战后，战役指挥员陈毅、粟裕在嘉奖令中写道：“鲁南歼灭蒋介石26师及第1快速纵队之役，我参战部队人员发挥了高度的革命英雄主义精神，创造了人民军队歼灭现代机械化装备的蒋

行知天下 | “陨石猎人”沙漠寻宝手记

因特殊的地理位置和自然条件，沙漠地区成为陨石的“宝库”。让我们跟随“陨石猎人”的脚步，深入中国的库姆塔格沙漠的戈壁滩，一起寻找陨石吧！天外来客——陨石构成地球表面的坚硬物质，被称为岩石、石头或石块。但有一种“石块”却不是产自地球，这就是从天而降的“宝藏”——陨石。陨石是地外天体的碎片陨落到地球的岩石样本，是太阳系诞生、成长等重要信息的载体，能为科研人员提供大量宝贵的信息。陨石大体可

行知天下 | 在青藏高原与“隐世”植物相遇

尖齿卫矛分布的峡谷 2022年8月19日，备受瞩目的中国第二次青藏高原综合科学考察研究（以下简称“第二次青藏科考”）迎来启动五周年。第二次青藏科考是一项国家重大标志性科学工程，面向世界科技前沿和国家重大需求，已形成一批具有世界影响力的原创性理论成果，提出一批支撑国家重大战略和重大工程建设的科考方案。让我们跟随中国科学院成都生物研究所的植物学家，看看他们有哪些新发现吧！西方“植物猎人”的首次采

行知天下 | 一种叫斑鱼狗的鸟

在众多鸟儿中，有一类鸟儿的名字很奇怪：斑鱼狗、冠鱼狗、绿鱼狗、大鱼狗……对，你没看错！这些“鱼狗”，都是鸟儿。今年6月，笔者在北京密云水库边，见到了在京难得一见的斑鱼狗。一时间，鸟友们纷至沓来，好不热闹。让我们跟随他们，一起去看看吧！怪名字的由来斑鱼狗，是佛法僧目翠鸟科鱼狗属的鸟类。在中国，它们主要分布于长江流域以南的地区，栖息于水库、湖泊、河流等水域岸边，食物多为小鱼，兼吃甲壳类。

科学起航 | “糖丸爷爷”顾方舟

顾方舟（1926年6月16日—2019年1月2日），中国共产党党员，第三世界科学院院士，医学科学家、病毒学家、医学教育家，被誉为“中国脊髓灰质炎疫苗”之父。2019年，顾方舟获“人民科学家”国家荣誉称号。让我们一起学史爱党，知史爱国！ 2000年，世界卫生组织宣布中国成为无脊髓灰质炎国家。这被人们称为继全球消灭天花之后，世界公共卫生史上又一开创性工作。在这场没有硝烟的战争中，有一位英雄被

生活解码 | 从撕扯胶带到神奇的马赫锥

密封纸箱，常需要用胶带进行固定，撕扯胶带时会听到“吱啦吱啦”的声音。殊不知，这个声音和超音速飞机飞行时产生的音爆是同一原理。这一生活现象背后蕴含着怎样的科学原理呢？用手制造出的超音速要弄清楚这个问题，我们需要先来分析一下撕扯胶带时胶带的受力情况。首先，初始位置的胶带会受到分离点粘性力和人左右手拉力的作用。由于粘性力和右手拉力的夹角α较大，拉力的径向分力小于粘性力，胶带并不会立刻持续

生活解码 | 有种体重超标叫“营养不良”

有时我们看到体重超标的朋友，会忍不住感叹一句：“营养真好！”其实，营养不良也会导致体重超标，这是怎么回事呢？体重超标：营养不良惹的祸？食物中的营养被人体利用，需要经过消化、吸收、转化等步骤。首先，人体将食物中的成分，分解成能被有效吸收的小分子；其次，小分子的营养物质通过人体的肠道黏膜，进入血液及淋巴系统；之后，它们进入全身各组织器官，被人体利用或代谢生成需要的物质。人体每天进行

青春密语 | 斩断“间歇性迷茫”的心理枷锁

陷入间歇性迷茫的心，犹如南方7月的天，时雨时晴；又仿佛是断线的风筝，看不见未来，回不到过去。“我该继续努力，还是就此放弃”，总有人在二者间苦苦徘徊。然而，导致间歇性迷茫的症结究竟在哪儿？我们又该如何摆脱它的牵制呢？案例高中生小宇（化名），最近因连续几次月考成绩波动较大，陷入负面情绪中。“考出高分时，我能瞬间找到前行的动力；但面对低分，却怎么也提不起精神，不知道下一步该怎么学，也不知道学

漫画科学 | 环保电池蟹壳制造

电池发电的关键是电解质。以锂电池、银锌电池为例，将两种不同材料分别作为正极和负极浸入电解质中，电池放电时，其负极会发生氧化反应，释放电子；正极则进行还原反应，接受电子。外电路上，电流由正极流向负极，而离子则通过电解质在电池内部正负极之间定向移动导电。电解质的选材很丰富，既可以是液体，也可以是糊状物或凝胶。现在，研究人员找到了做凝胶电解质的新材料——壳聚糖。锂电池发电示意图以蟹壳为原

漫画科学 | 让盲人恢复视力的猪皮

这是一种生物工程角膜，由猪皮的胶原蛋白制成，不仅能帮失明患者重见光明，还能低成本批量生产，缓解人体捐献角膜严重缺乏的情况。角膜主要由胶原蛋白组成。研究人员首先将猪皮组织溶解，提取其中的胶原蛋白进行纯化、冻干；随后将其溶解在无菌磷酸盐缓冲盐水中，形成胶原蛋白溶液；接下来再用真空蒸发技术，将溶液制成接近人角膜基质的高胶原蛋白含量制剂；最后通过化学和光化学双重交联稳定松散的胶原蛋白分子，使其

科幻空间站 | 消失的阿特

阿特族：体内微型机器人，能帮助人类更新身体以达到延年益寿的目的文驹：全网络中心的设计者、开创者马芮明：医生贝塔：世界上最强大的中枢系统堡垒阿特曼坐卧不宁，没来由的焦躁感驱使它四处打转。阿特克游过来，张开触手，把细小的爪尖刺入阿特曼的膜体，让自己和阿特曼的思维共振，试图安慰这个伙伴。然而，一刹那后，它也变得焦躁不安，甩了甩鞭毛，开始四处打转。焦躁从阿特曼开始，传染给阿特克、阿

科幻空间站 | 重生

全球持续高温，摆在人类面前的有两个方案：一是靠自我进化并辅以基因过滤技术，寻找耐热个体，成为进化者群体；二是人机结合，用机械取代部分人体器官来抵御酷热，成为机械者群体。人们选择了自己倾向的方案后，认知差距也越来越大。50年后，地球已形成两派对抗的局势，战争不断。姬子虽出生在11区的进化者家族，却从未踏出过冷柜一步。“对比外面的火燎世界，家确实舒适。”姬子对自己说。作为一个进化者家族的普通人

科幻空间站 | 生命的“特修斯之舟”

古希腊哲学家普鲁塔克提出过一个问题：一艘装饰华丽的木制桨帆船，一直航行在茫茫大海上，每当船上的木板发生损坏，就用同样的木板替换掉。几百年后，这艘船上的所有木板都被替换一遍时，它还是原来那艘船吗？这就是哲学史上著名的“特修斯之舟”思想实验。许多科幻作品，也涉及类似问题。本期刊载的两篇作品，也可以看作科幻领域的“特修斯之舟”问题。《消失的阿特》节选自科幻小说《十七号塔台》，作者是著名科幻作家江波。

编读互动 | 北京科学嘉年华·院士专家讲科学豪华阵容带你探秘宇宙星辰大海

浩瀚星空，广袤苍穹，自古以来就寄托着人类的科学憧憬。近日，2022年全国科普日暨第十二届北京科学嘉年华北京科学中心主场活动——“院士专家讲科学·元宇宙讲堂”科普讲座成功举办，受到社会各界广泛好评。 “院士专家讲科学”是北京市科协将科学家精神融入青少年科学教育的科学传播品牌项目。自2019年以来，共邀请43位“两院”院士、169位专家，举办了212场活动。活动协同京、津、冀、蒙四地青少年科学教育平