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2022年02期

卷首语 | 低碳发展向未来

如果你是科幻迷，或许听说过“碳基生命”和“硅基生命”的说法。当我们仰望星空，猜想远离太阳系的宇宙深处可能存在着怎样的生命时，我们不免会用地球的环境和生命演化的历程作为参考。有人认为，某些星球特殊的环境，或许可以形成以硅为骨架的复杂化合物，成为生命的基石，就像地球上的碳和其他一些元素形成了氨基酸一样。这样的想象，从一个侧面说明，碳和人类生命的联系有多么深刻。到目前为止，人类已经知晓的所有生命，都

特别策划 | “碳”先机，向未来

2020年9月，中国在联合国大会上向全世界庄严承诺，要力争于2030年前，使二氧化碳排放量达到峰值，并努力争取在2060年前实现碳中和，即“3060”计划。此后，碳达峰与碳中和一直是引人注目的“热词”。实现“双碳”目标，对中国和人类意味着什么？又会为中国的工业体系以及我们生活的这颗星球，带来怎样的改变？碳达峰，即中国承诺2030年前碳排放达到峰值，之后排放净值逐步降低碳中和就是人为排放的

特别策划 | 碳元素多面手的新“征程”

碳，是元素周期表中排列第6位的化学元素，在我们生活的地球上，它无处不在，举足轻重。地球上的生命体由碳构成，因此也被称为碳基生命;推动近现代文明高速发展的矿物燃料也由碳构成……毋庸置疑，我们生活在一个碳的世界。然而，人类活动和工业生产带来的二氧化碳排放却成为影响人类福祉的巨大威胁。让我们一起来认识这个元素多面手——碳。碳循环示意图碳循环：生命与文明的起源碳为所有生物提供了生命的基础，

特别策划 | 种1万亿棵树，能逆转气候变化吗？

为减缓和应对全球气候变暖，有科学家提出一个构想：植树造林——希望能在2030年前，通过全球的努力，种1万亿棵树，从而达到遏制土地退化和增加碳汇的目的，以此应对气候变化。那么，种1万亿棵树，能逆转气候变化吗？二氧化碳在土壤中循环的示意图迎战全球变暖的“先锋” 森林是地球上最大的碳库，有着强大的固碳功能。树木通过光合作用，从大气中吸收二氧化碳，并利用太阳的光能将水和二氧化碳转化为氧气

特别策划 | 海洋：能力出众的“捕碳者”

地球上已知的所有生命都是以碳元素为有机物质基础的生物。约38亿年前，地球早期的碳基生命于海洋深处诞生。如今，碳广泛地存在于我们身边，并活跃于地球表面各个圈层的物质交换中。在广袤无垠的海洋中，真光层（指水层中有光线透过的部分）的浮游生物通过光合作用固定二氧化碳，然后以被滤食、沉降等形式进入深海，在美丽的珊瑚礁的物质组成中也有碳酸根的存在。让我们一起去看看海洋在储碳、固碳方面有着哪些出众表现吧。

特别策划 | 红树林：海岸带固碳魔法师

生产力排名前三的海洋生态系统——珊瑚礁、海草床、红树林海岸带的守护者海岸带蓝碳，作为地球上最密集的碳汇之一，指的是海岸生态系统所能够捕获和储存的大量永久埋藏在海洋沉积物里的碳。目前公认被纳入海岸带蓝碳碳循环的滨海湿地生态系统包括红树林、滨海盐沼和海草床等，但不包括珊瑚礁。滨海盐沼广泛存在于中高纬度地区，也是中国最普遍的湿地类型之一;海草床则是由一类开花的草本高等植物海草所组成的大面积的、

特别策划 | 储能界新星

2021年7月，工信部表示将大力推动钠离子电池的产业化应用。此后不到一个月，中国便发布了第一款商用钠离子电池产品。钠离子电池相比于生活中常见的锂离子电池有哪些特点？作为一种新能源技术，钠离子电池又将如何助力“双碳”目标呢？ “摇椅电池”的新形态钠离子电池，是指利用钠离子作为电池内部的电荷主要载体的电池。钠离子电池和锂离子电池基本出现于同一时期，甚至可以说是同根同源。锂离子电池因在充放电时

特别策划 | 建筑也能碳中和？

随着全球能源危机持续发酵，越来越多的人意识到“自给自足”的重要性。建筑作为能源消耗大户，自然要承担起“产生能源”的责任。今天就随我们一起，去领略那些会“发电”的建筑吧。它们也是可以参与碳中和、碳达峰的！建筑内部分布着不同高度的结构柱，犹如一片未来森林。这些柱子中含有雨量传感器，可为外部植物智能灌溉城市中的“悬浮森林” 说起上海近年来有特色的新建筑，位于苏州河畔的天安千树一定榜上有名。这座

特别策划 | 绿色能源的“低碳AI小助理”

在“双碳”目标下，以清洁能源代替化石能源已是大势所趋，而人工智能技术则像是幕后英雄。这个智能化的“小助理”究竟做了哪些工作呢？电力数据，它能“测” 风电、光伏等新能源很容易受到环境因素的限制。因此，在这一特定背景下，功率预测系统的作用就显得尤为重要。功率预测系统除了能合理调整电网调度、优化发电计划、改善电网调峰能力外，还有一个极为重要的功能，那就是减少弃风和弃光率，这是实现降本增效的基础。

特别策划 | 准备好拥有你的碳账本了吗？

走进“双碳”时代，每个人都有一本碳账本，这个神秘的账本里都写了什么内容呢？让我们一起去看看吧！低碳生活——“双碳”目标下的新时尚据统计，人类活动产生的温室气体是全球气候变化的重要原因。日常生活方式的差异会产生不同的碳排放量。用水、用电、用气、出行方式、垃圾处理、购买习惯等日常点滴都与碳排放息息相关。碳排放量的多与少取决于你我选择怎样的生活。低碳生活，是指人们尽力减少在日常生活中所耗用的

探索发现 | 春兰：低调飘香的林中君子

作为常见的室内装饰花卉，兰花备受中国家庭欢迎，是新春花市上的“大明星”。与此相反的是，野生兰花的稀有甚至是濒危。为了加强对野生兰科植物的保护，2021年，包括春兰在内的104种兰科植物被列入《国家重点保护野生植物名录》。春兰为何会被列入名录？让我们一起去认识春兰和它所属的兰科植物吧。庞大的兰花家族春兰是兰科兰属植物，在中国有着悠久的栽培历史，因其开花时有特别的幽香，成为室内布置的佳品。

探索发现 | 玉簪：角落里的“花仙子”

听到玉簪这个名字，很多人脑海里的第一反应是那种插在头发上的玉制饰品。而草本植物玉簪，正是因其花含苞待放时的色彩与形状，和中国古代贵族用于绾发的白玉簪相仿而得名。让我们一起去认知这个“花仙子”吧。气质典雅的江南第一花玉簪叶形娇莹，色白如玉，入夜花开时清香幽远，是中国古典庭园中重要的花卉之一。北宋文学家黄庭坚将其誉为“江南第一花”。明代诗人李东阳用“浥露余香犹带湿，

探索发现 | 最“抗冻”高铁的温暖密码

“掸”去身上的凝冰在温暖的车厢里看着车外呼啸的风雪，远足的旅人们踏上了回家的归程。纵然车外是零下三四十摄氏度的低温，牡佳高铁列车内依旧保持着22摄氏度的温暖。除了静态的除冰方法，该列车还采用了动态除冰的模式，即采用“基础制动防冻结功能”，在停车期间，制动闸片在“抱紧”与“松开”两个状态中来回切换，使得冰雪无法在闸片上长时间累积，从而减少冰雪对于制动装置的影响（图片来源/中国气象供图/简

探索发现 | 我们能在火星上建基地吗？

火星存在生命，是真是假？寻找地外生命，永远是人类的终极追求之一。1975年8月20日和9月9日，美国国家航空航天局（NASA）分别发射了海盗1号火星探测器和海盗2号火星探测器，用于探索火星上是否存在生物。它们“两兄弟”在火星着陆后，着陆器上的科学仪器就马不停蹄地开展了4项生物实验——气象质谱实验、气体交换实验、标记释放实验和热解释放实验。其中，标记释放实验提取了火星土壤样本，并注入

科学微距 | 细菌也会作画

近日，美国莱斯大学和怀俄明大学的研究人员发现，黄色黏球菌的变异株可以组成直径1毫米以上的旋转圆形团聚体。黄色黏球菌是一种以其他细菌为食的掠食性细菌，可以借助内部两种蛋白质——TraA和TraB，机智地分辨“近亲”和“非近亲”。由于缺乏消化食物的器官，它们会组成一个团结的“大家族”来吞食“猎物”。碰到“近亲”时，TraA和TraB就会充当“胶水”的角色，在两个黄色黏球菌之间形成一种带黏性的黏

科学微距 | “吃盐”的新型液体机器人

制造一个可以自主连续工作而不需要电力输入的机器人，是很多科学家的愿望。最近，美国能源部伯克利实验室的科学家就研发出一款无需电力输入即可自主连续工作的机器人——新型液体机器人。这个机器人可以像潜艇一样潜入水底获取珍贵的化学物质，然后一次次地将化学物质送上岸。这款机器人不需要电能，只要从周围的介质中获得“食物”，就能产生动力。它的“食物”是盐。享用“美食”能使其密度比周围的液体溶液大，从而聚集在溶

科学微距 | 量子理论中不可或缺的复数

复数，是由几个世纪前的数学家发明的，由“实数”和“虚数”组成。尽管在数学中，虚数扮演着很重要的角色，但由于物理公式只适用于实数，所以很多人都认为虚数是“虚构”的，而复数这一概念对物理没有实际用处。用来代表微观世界量子理论的出现，改变了“游戏规则”，成为第一个用复数表述的物理理论。如量子理论的核心——著名的薛定谔方程中就包含有虚数的基本单位i。最近发表在《自然》杂志上的一项研究证明，如果量子假设

科学微距 | 声音·数字·趣闻

声音减排是硬道理，技术进步可以大大降低污染物排放。 —贺克斌中国工程院院士 2022年1月4日召开的北京市空气质量状况新闻发布会上，中国工程院院士、清华大学环境学院教授贺克斌表示，科技治污在北京市大气治理过程中，主要体现在成因识别、决策支撑、减排技术、多维监控、影响评估等几个方面，如多维立体观测系统建设和精准排放清单技术的建立、精细化管理和科学决策的水平的提升等。数字 25年

科学有料 | 欢迎来到“甲烷时刻”

聚焦甲烷近一个世纪以来，人类开始大规模地开采和利用煤炭、天然气和石油，工业活动和农业也得到空前发展。但是，在此过程中，会产生温室气体。除了二氧化碳之外，甲烷成了众多科学家的重点关注对象。在研究低碳减排时，科学家为什么都不约而同地提到甲烷呢？那是因为，控制甲烷的产生和排放是最快、最有效减缓气候变化的方法。美国环保协会的气候科学家伊丽莎·欧克一直在探求可以快速遏制气候变化的方法。她提出

学海新知 | 火山碎屑物中的地质学

火山的碎屑物质火山喷发会产生各种碎屑物质，我们把这些物质统称为火山碎屑物。按照火山碎屑物的颗粒大小，可以分为火山弹、火山块、火山砾及火山灰。火山弹是火山喷发时，火山口附近炽热的熔浆团被抛向空中，在空中旋转并发生不同程度的冷却或固结而成，平均直径大于64毫米，最大可达6米以上。火山块的粒径一般也大于64毫米，与火山弹相当，二者的区别主要在于形态和成分：火山块自喷发到着地都是固态的岩石碎块

学海新知 | 掌心上的斯特林发动机

1816年，英国物理学家罗伯特·斯特林发明了一种热力外燃循环发动机——斯特林发动机。它没有像汽油或柴油发动机那样排放气体的排气门，内部也没有燃烧发生，因此运行时非常安静。正因如此，即使过去了200多年，斯特林发动机仍旧在潜艇、游艇等领域被广泛利用。本期我们将通过自制一个斯特林发动机模型，来理解隐藏在斯特林发动机背后的科学原理。实验材料酒精灯、火柴、螺丝刀、湿毛巾、固定带、软管、垫片、螺丝钉

艺术中的科学 | 文物古建筑与自然灾害“过过招”

2021年7月，河南省洛阳市龙门石窟景区遭遇暴雨天气故宫的螭首装饰是其排水方式之一，图为故宫“龙吐水”景观作为千百年来优秀文化传承中的“参与者”与“见证者”，以及人类同大自然作斗争的幸存者，文物古建筑中藏着许多与自然灾害“过招”的故事。自然灾害之古建“刺客”——水影响文物和古建筑保护的因素很多，水便是其中之一。不同形式的水通过不同的方式影响着文物和古建筑，其中包括雨水、空气凝结水

艺术中的科学 | 一花一叶一世界

植物科学绘画，是科学与艺术相结合的产物，也是一种特殊的画种。在电脑和摄影技术越来越发达的今天，植物科学绘画仍有着不可替代的地位。它的魅力究竟是什么？让我们跟着植物科学画家一起去看看吧。白花泡桐（绘图/ 曾孝濂）物种的“身份证” 植物科学绘画，是以绘画的形式展现植物物种。在植物学界，好的植物科学绘画与发表新物种的模式标本同等重要，它在某种意义上可以被看作植物的“身份证”。再加上植物科学绘画

兵器与谋略 | 碾庄战役：战术造就的决胜之战

碾庄战役是解放战争史上三大战役之一——淮海战役的重要组成部分。在某种意义上，局部性的碾庄战役甚至决定了淮海战役的结局。那么，碾庄战役中有哪些战略智慧呢？淮海战役碾庄圩战斗纪念馆的雕塑（摄影/蔡佶熠）碾庄战役的突破口 ——铁桥大溃退 1948年秋，济南战役的胜利已经成为事实，高瞻远瞩的中共中央军委已经开始谋划中国人民解放军华东野战军（下文简称“华东野战军”）南下作战的规划。这次作战的目

行知天下 | 柴达木盆地野生动物发掘记

大自然的鬼斧神工：水上雅丹地貌雅丹一词源于维吾尔语“Yardang”，原意是“具有陡壁的小丘”，用于描述已经干涸的古湖泊。这些古湖泊的底部有平坦的沉积岩层，在长期定向风吹拂和间歇性流水的冲刷下，便形成了一座座上百米长、两三米高的“土墩墩”。而水上雅丹地貌是先形成了雅丹地貌，然后才“注”入的水。即在“土墩墩”形成后，随着全球气候变暖、冰川消融，这里突然爆发了大洪水，导致河流流量增加。而雅

行知天下 | 高原蛇踪

西藏羊八井一处沸腾的温泉泉眼，泉水的蒸汽与天空的云朵融为一体青藏高原空气稀薄、紫外线强烈、昼夜温差大、寒冬漫长……这些自然条件对动植物来说都是巨大的挑战，能够在青藏高原生存繁衍的物种，都是进化史中的赢家，温泉蛇就是其中的一类。高原精灵——温泉蛇青藏高原的隆升缘于印度板块与亚欧板块间的挤压，其过程中产生的断裂带为青藏高原带来了极为丰富的地热资源，形成了数量众多的温泉。在温泉地热环境的庇

科学起航 | 医者仁心：“战麻斗士”李桓英

李桓英，1921年出生于北京，世界著名麻风病防治专家，首届“中国麻风防治终身成就奖”获得者。2021年8月，被授予“时代楷模”称号。 1999年3月，李桓英（左）与治愈者（供图/中国麻风防治协会）学医救世精忠报国 20世纪40年代，李桓英在上海同济大学求学，在因战乱随校内迁的过程中，她目睹了山区的贫苦。从此，学医报国的念头在她的心中扎下了根。后来，李桓英赴美留学，29岁就成为世界卫生组

生活解码 | 别人能获取我大脑里的秘密吗？

人类进行思维活动时，大脑里的神经元会互相传递信号，在这种信号传递中，反映大脑活动的一种电波变化就是脑电波。那么通过脑电波，别人可以获取我们大脑里的秘密吗？这样的“读脑术”是如何实现的？ “读脑术”中缺失的拼图有科学家做过这样一个实验：猴子在专心致志地玩一款电子桌球游戏，只是操作用的不是手，而是脑子：一群极小的电极可以及时读取猴子脑内动态，分析它下一秒的一举一动。这看起来很不可思议，但细细

生活解码 | 听！萤火虫在说话

动画片《国王排名》中，波吉王子和卡克躺在“萤火虫丛林”的场景给大家留下深刻印象。点点荧光其实是萤火虫们独特的语言，那么，这些神秘的光点究竟代表着什么意思呢？荧光中藏着“生化武器”？！当夜幕降临，第一只勇敢追爱的成年雄萤起飞，发出闪光信号，紧接着，更多的雄萤陆续起飞，努力传递着爱的信号。而成年雌萤则在草丛中或叶面上闪光，作出回应。对于萤火虫而言，“闪光”就是它们用来交流、求爱的语言。那不

青春密语 | 小小心理咨询师养成记

你的身边或许有受情绪困扰的亲人、朋友，当他/她需要陪伴和倾诉时，你能否成为一个好的陪伴者和倾听者呢？能否给予其一些帮助呢？下面我们一起了解一下如何成为一名小小心理咨询师吧。小雯（化名）来参加我的心理小组活动，轮到她说话的时候，她突然哭了。大家纷纷安慰她，有人问：你怎么了？遇到什么大问题了吗？有人赶紧找纸巾递给小雯，有人起身想去抱抱小雯，也有人在一旁跟着流眼泪。显然，在场的每个人都很热情

漫画科学 | 让鱼为你“做”沙拉

“奇南帕”耕种方式可以追溯到1000多年前的玛雅文明，后来北美洲的阿兹特克人将它发扬光大。他们把淤泥铺在排筏上，建造出一个个浮动的方形小岛，用木桩加以固定，然后在上面种植南瓜、马铃薯、棉花、龙舌兰等。与传统的农田生产相比，这种耕种方式的灌溉需求低，能提高田间排水量和土壤通气性，可以在旱季实现保湿，且能使土壤保持肥力和高生产力。养耕共生是一种可持续性的农业系统，它构建了一个封闭的系统，让动物和植

漫画科学 | 变废为“报”

通过垃圾分类，将各种废纸从人们的家里和办公室收集起来，统一运送到垃圾回收厂。这些废纸在回收厂被压缩成捆，然后送到造纸厂。在造纸厂，它们首先要面对的“大魔王”就是碎浆机，废纸在碎浆机中不断翻滚、与水混合，然后得到一种浆液，这就是废纸“重生”的第一步。接着，浆液通过过滤，把塑料等杂质滤除，就可以被送到一个巨大的机器中，继续“重生之路”了。 “重生”的大型纸张通过裁纸机器被切割成适当的大小，然后经

科幻空间站 | 机器之道

道可道，非常道罗伯特已经准备好产生第35个后代。这个后代和他的模样很像，只是眼睛的颜色稍有差别。他的眼睛是深红色的，而35号的眼睛是浅浅的红色。红色的眼睛对人类来说不是好的样貌，那是某种遗传缺陷的象征，经由那些善于联想的头脑发挥，成了邪恶的象征。他们喜欢蓝色或者褐色的眼睛，据说前者清澈，后者深邃，都是人类喜欢的品性。罗伯特犹豫了一下，还是把35号的眼睛改成了蓝色。就让人类看起来舒服

科幻空间站 | 有光的国度

当你走进国家历史博物馆，你会在战争馆长廊的尽头看到一本泛黄的日记本，封面上写着三个字： “要有光。” 这就是被尊称为“战争社会”的终结者——亚当博士的手稿。翻开那本日记，你将看到那个时代的辉煌与落寞。 2171年10月28 日。多年后，我面对人工智能“蜂王后”派来的行刑队时，会回想起父亲带我去见识阿尔布雷特·丢勒那幅《忧郁症Ⅰ》的那个遥远的下午。我记得那天下午的阳光和煦而通透，流淌着一种

科幻空间站 | 走向“碳-铁”文明共同体

就自然界整体而言，人类并非是唯一会使用“工具”的物种。事实上，很多灵长类动物都能够使用自然物作为工具，甚至能够对其进行简单加工，使之更加顺手。但人类的不同之处在于，我们能够大规模使用工具，而且能够持续对其进行改进，使其适应生产生活的需要。人类按照自己的样貌创造出“新人” 进入文明时代后，人类不仅仅能够继承和改进前人制造和使用的工具，甚至还能够根据需求，先在大脑中构想出工具的样貌，然后再按