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2022年08期

卷首语 | 新基建新未来！

100多年前，中国民主革命的伟大先驱孙中山先生完成了他的著作《建国方略》。在《实业计划》这一卷里，他为中国设想了一系列宏大的基础设施建设工程：建设16万千米的铁路，组成5 个铁路系统，将中国的沿海、内地和边疆连接起来;建160万千米的公路，组成沟通全国各地的公路网络;建3 座大型海港，按照南、北、中的格局，在中国东部的沿海地带排开;为解决长江水患，在三峡地区建成一座巨型水利工程…… 然而，在

特别策划 | 匠心工程科技力量

“逢山开路、遇水架桥”，在长期发展过程中，中国掌握了无人能及的建筑工程技术，创造出令世界惊叹的建筑工程成就。 1909年，中国铁路工程专家詹天佑主持建成了由中国人自主设计和建造的第一条铁路——京张铁路。100多年后，在京张铁路旁边，世界上第一条设计时速350千米的高寒、大风沙高速铁路——京张高速铁路建成运营，开启了世界智能高铁的先河。作为2022年北京冬奥会的交通保障线，它将北京城区、延庆区

特别策划 | 港珠澳大桥的拼装密码

伶仃洋上的美丽项链港珠澳大桥项目2003年8月启动前期工作，2009年12月开工建设，于2018年10月开通运营，筹备和建设前后历时达15年。大桥主体工程采用桥梁、人工岛、隧道结合的建设方案。隧道部分长约6.7千米，其余桥梁路段约22.9千米，桥隧道路均为双向六车道。港珠澳大桥总体施工难度史无前例，并刷新了多项世界纪录。为了完成这项史无前例的“超级工程”，中国工程师们像“新手开新车”，最终

特别策划 | 深中通道：浪奔潮涌间筑起超级工程

“三明治”结构有玄机珠江口是粤港澳大湾区城市群国际贸易的主要通道，每天都有大量轮船在此进出。随着船舶大型化的快速发展，如果深中通道全部采用桥梁结构，可能会使大型船舶无法通行。因此，为保证珠江口航道通畅，全长24千米的深中通道有6.8千米采用了沉管隧道结构，隧道的建设由32个沉管拼接而成。深中通道的沉管隧道是世界首例特长、特宽、特深的海底沉管隧道，对建设者来说是一个重大挑战。沉管隧道工艺

特别策划 | “远水解了近渴”南水北调

当你打开水龙头，感受着细密水流，有没有想过它从哪里来？如果你生活在北方，它很可能来自世界上受益人口最多的调水工程——南水北调工程。该工程于20世纪50年代规划论证，在2002年正式开工。目前，其东、中线一期工程，已分别于2013年11月、2014年12月正式通水。南北调配东西互济中国是联合国认定的“水资源紧缺”国家，人均水资源占有量只及世界的1/4，时空分布也不均衡。为此，“北方向南方

特别策划 | 走近海底擎天柱

挖掘海底石油的钢铁巨人要了解“海基一号”，先要从导管架说起。石油被称为“黑色的黄金”，是人类最重要的化石能源，而全球海底石油为1300多亿吨，占石油可采储量的45%左右。因此，海上石油开发利用意义重大。这就让导管架有了用武之地。海洋石油钻井平台分为移动式平台和固定式平台。移动式平台包括自升式、半潜式、张力腿式、牵索塔式等;固定式平台包括坐底式、导管架式、重力式、顺应塔式等。其中，导管架

特别策划 | 环绕沙海的铁路线

沙漠铁路建设不易早在100多年前，世界上第一批铁路工程师就已经知道，铁路最好修在平原地区，避开高山、密林等难以施工的地形，以免付出昂贵的筑路成本，且修成的铁路运力有限。但随着铁路网的扩展，人们开始向那些曾经的“禁区”发起挑战，以便让铁路强大的运力能够造福更多的人。 1958年，连接内蒙古自治区包头市与甘肃省兰州市的包兰铁路，成为中国第一条拥有沙漠路段的铁路。在今天的宁夏回族自治区中卫市境

特别策划 | 小海陀山上““的雪游龙”

“雪游龙”里的冰雪世界 “雪游龙”是目前中国首条，也是唯一一条符合冬奥会标准的雪车、雪橇赛道。赛道全长1975米，共有16个弯，垂直落差121米，依托小海陀山（海拔2198米）的天然山形建设而成。任何建筑都是为人们的使用和体验服务的，“雪游龙”也一样。它的外形看上去很酷，但是这看似很独特的形式来源于它的功能，也就是遮阳屋顶下覆盖的冰做的赛道。因为运动员从高处滑下来，要不断地做转弯动作，如

特别策划 | 少年建筑设计师养成记

儿时的好奇未来的方向小时候，我住在红砖瓦房中，望着屋顶，好奇地问妈妈：“这房子是天生就长在这里的吗？”妈妈哈哈一笑，解释说，这间房子是邻居们帮忙一砖一瓦盖起来的。后来，我看到高耸入云的摩天大楼和雄伟的跨海大桥，好奇心再次被点燃——如此精巧美丽的形体，它们是怎么来的？父亲告诉我，这些美轮美奂的形体，离不开建筑设计师的精心设计。自此，我对各类建筑着了迷。那些优美的形体、砌合巧妙的砖瓦，

特别策划 | 土木工程学家的科研日常

你眼中的沙我眼中的宝土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，既指工程建设的对象，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、运营、维护等技术。根据主要工作对象的不同，其专家可大致分为岩土工程学家、结构工程学家、市政工程学家、道路桥梁隧道工程学家和建筑工程学家。用“你眼中的沙，我眼中的宝”来形容岩土工程学家再合适不过，他们每天与泥巴、砂子为伴，因为这些是可以作为地基的材料;为

探索发现 | 飞机“皮肤”大揭秘

“皮肤”虽薄功能却强大飞机的“皮肤”——蒙皮，是飞机上用来维持外形的主要构件，也承担着一定的传递气动载荷的作用。拿机翼来说，它内部有支撑的骨架，外面有蒙皮，骨架、蒙皮以及接头（用于将机翼上的载荷传递到机身上）是机翼的基本受力构件。在人体中，皮肤是面积最大的器官。蒙皮作为飞机的“皮肤”，面积也不小。由于“皮肤”暴露在外，需要直接与气流接触，因此，蒙皮的表面必须光滑、无划痕。大多数飞机的蒙

探索发现 | “植物庞贝”揭开远古植物身世之谜

火山活动的“双刃剑” 2.98亿年前，华北板块的西缘由于板块俯冲作用火山活动频繁，大量喷涌而出的火山物质在空中飞舞，奔向不同的远方。中国内蒙古自治区乌海市乌达区距离华北板块西缘有100多千米，没有遭受火山活动的袭击和高温的炙烤。相反，漫天飘落、堆积的火山灰成为植物的养分来源，使得这里森林茂密、草木繁盛。然而好景不长，一场更大规模的火山活动打破了宁静，这一次火山灰沉降堆积的厚度足足有1.5米。

探索发现 | 来自宇宙中的神秘电波

别眨眼有一束快速射电暴向你“飞”来若能化身为“中国天眼”，我们就能“听”到来自宇宙的“声音”：137亿年前，宇宙大爆炸时留下的微弱辐射信号;银河系内，脉冲星发出的周期性脉冲;还有我们今天的主角——来自银河系外的快速射电暴。快速射电暴是一种高能天体物理现象，它跟微波、红外线、紫外线等一样，都是一种电磁波，目前观测到的波长从几厘米到1 米，表现出波动性。它的爆发时间只有1/1000

探索发现 | 极目一号极目远眺

如何放飞科研气球浮空艇是以空气浮力作为升力或主要升力的一类飞行器，以填充轻于空气的气体（氦气、氢气或热空气）来产生浮力。根据是否有动力，浮空飞行器分为气球和飞艇两大类：无动力的归为气球，有动力的称之为飞艇。极目一号浮空艇便是一种气球，因为是无动力的，它还有个专业的名字叫系留气球。“系留”二字表明它不同于自由飘飞的气球，而是依靠一根系缆固定于空中某处。系留气球有两个状态：系留状态和锚

科学微距 | 纳米结构纤维可以模仿人体肌肉

日前，美国德克萨斯大学奥斯汀分校工程学院和宾夕法尼亚州立大学的研究人员研制出了一种新型的聚合物纤维，用它制造出来的假肢可以模拟人体肌肉运动。更重要的一点是，这些聚合物纤维易于制造和回收。近年来，改进机器人肢体、人体假肢等方面传来好消息，模仿人体，特别是制造控制肌肉运动的执行器，在全球范围内都是研究的热点。但制造这些执行器通常涉及复杂的过程，并且要使用昂贵且难以获取的材料。这种新型纤维材料是

科学微距 | 河道带帮助科学家了解古代河流

近日，国外研究人员通过分析现代河流，发现河道带与河流格局联系起来的规律——在河流干涸之后，河道带仍然存在。河道带由河流周围的大片沉积物组成，由于沉积物硬化成岩石，河流曾经的路径被保存下来。然而，从河道带沉积物中重建出古河流的细节是一项艰巨的任务。一般而言，河流的支流越多，其河道带就越窄。研究人员分析了30条现代河流及其河道带，在卫星拍摄到的高分辨率图像和收集的数据中发现了这一规律。因物

科学微距 | 在海面上“飞掠”的水翼帆船

日前，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员找到了一种让渡轮在行驶过程中离开水面，从而减少摩擦力的方法。虽然汽车的电动化进程正在飞速发展，但世界各地的客运渡轮仍是以化石燃料作为动力来源。这主要是因为电池的容量有限，不足以为远距离行驶的渡轮提供动力。研究人员将研究对象锁定在帆船身上，应用水翼技术将船体提升离开水面。经测算，帆船在此时受到的水的阻力要小得多，能以非常高的速度在水面上行驶。该研究

学海新知 | 热河生物群菜谱大公开

爱吃素的尾羽龙假如能穿越回早白垩世的中国东北地区，你或许会看到这样一种小动物：脑袋小而方，嘴里只有几颗锥形的牙齿，浑身覆盖着羽毛，短短的尾巴末端是扇状的尾羽。哎，眼前这只小家伙怎么看起来那么像只火鸡？它可不是火鸡，而是一种名为尾羽龙的兽脚类恐龙，属于窃蛋龙类的尾羽龙科。尾羽龙体长70～80厘米，是种小型恐龙。尾羽龙爱吃什么呢？古生物学家在尾羽龙的腹中发现了大量小石头。那这些小石头对进食

学海新知 | 让意识发声：脑机接口技术

为病人创造新生演讲人托马斯曾目睹一位40岁中风患者，他的大脑可以思考但不能指挥身体，仅眼珠能左右移动;患者不想生活在这种被“锁定”的状态里。从此，托马斯开始对脑机接口技术产生兴趣，并创办了自己的公司。 2020年，托马斯为澳大利亚一位62岁男子治疗。患者自2015年被确诊患有肌萎缩性脊髓侧索硬化症，也就是“渐冻症”。在确诊初期他还能控制双手操作鼠标缓慢地打字，后来病情加剧导致上肢无法正常

学海新知 | 编钟里的科学

中国古代音乐殿堂的瑰宝——曾侯乙编钟年代：公元前476 一前221 年，战国尺寸：包括钮钟19 件，甬钟45 件，外加楚王赠送的一件镈（bó）钟，共65 件。最大的一件通高153.4 厘米，重203.6 千克;最小的一件通高20.4 厘米，重2.4 千克。钟架长748 厘米，高265 厘米。整套编钟总重达2500 多千克材质：青铜出土年代：1978 年出土地：湖北省随州市西

学海新知 | 流体的力量

实验材料胶带、乒乓球、棉线实验步骤实验一： 1在水池中倒入少量水，让乒乓球浮在水面上。打开水龙头，让水柱淋在乒乓球上。此时水柱沿着乒乓球的表面流入水池中。注意，水龙头不要开得过大，水量适中即可。 2缓慢移动水龙头，让水柱移动起来。可以观察到，乒乓球仿佛被水柱吸引，跟随水柱移动。实验步骤实验二： 1取长度适中的一段棉线，用胶带将其固定在乒乓球上。

艺术中的科学 | 鸟类建筑大师的营造学

筑巢选址有讲究世界上有几千种会筑巢的鸟类。对于大部分鸟类来说，鸟巢是孵卵和育雏的临时“住所”，是鸟类为下一代创造的一个舒适的成长环境。鸟类巢穴的特点与其生活习性和生存环境息息相关，大致可分为地面巢、洞巢、编织巢、水面浮巢、泥巢和唾液巢等类型。地面巢又大致分为坑巢、简单巢、地面编织巢。其中，坑巢和简单巢常常比较简陋，仅为沙地的坑窝或使用少数枝条拼搭而成的浅盘，如雉鸡、鹌鹑、雁、鸻鹬、鹤等

兵器与谋略 | 新生代“护国利剑”

海上的移动机场航空母舰（以下简称航母），是各种航空器的海上平台，按照排水量可分为大型（6万吨以上）、中型（3～6万吨）和小型（3万吨以下）。福建舰是中国人民海军第三艘、中国自造第二艘及第一艘采用弹射器的大型航母。该舰于下水时即被命名为“福建舰”，给予18的舷号，是中国首艘下水就开启军旅生涯的航母。福建舰长317米，宽78米，满载排水量8万多吨，是中国最大的航母;它采用大型平直通长甲板，装配

兵器与谋略 | 炸不毁的防线

地处朝鲜半岛的铁原郡，位于朝鲜和韩国的军事分界线处，是抗美援朝战争重要的战场。1951年，这里发生了抗美援朝战史上最惨烈的战斗之一——铁原阻击战。中国人民志愿军第63军不惜一切代价，抵挡住敌人的疯狂轮番进攻，成功掩护了兵团主力和伤员转移。中国人民志愿军司令员兼政治委员彭德怀称赞参战官兵：“你们是一支真正的铁军，我要向毛主席汇报你们的英雄业绩。全党、全军、全国人民为有你们这样的英雄铁军而自豪

行知天下 | 又见海南长臂猿

雨林里的“歌声” 海南省白沙黎族自治县苗村的后山，头顶的参天大树连成一片，阵阵微风送来热带雨林龙脑香科植物特有的芬芳，远处传来海南长臂猿的鸣声。据了解，栖息在苗村后山的海南长臂猿是海南长臂猿C 群。正所谓“猿鸣诚知曙，谷幽光未显”，尽管林下仍然幽暗，但当C 群中的雄性长臂猿在高高的树冠上看到曙光时，便开始鸣唱它的晨曲。听到雄性长臂猿的领唱后，群中的雌性长臂猿也会先后加入合唱。猿的鸣声此起

行知天下 | 白洋淀的“前世今生”

滨水而生得水而兴白洋淀目前水域面积为366 平方千米，主要由7 个万亩以上和上百个百亩以上的淀泊组成。它位于河北省保定市安新县，地处京津冀地区交界，目前行政区划已划至雄安新区，故又被称为“雄安南湖”。白洋淀年平均气温为12.8 摄氏度，属于温带季风气候。但受湿地湖泊效应的影响，加之淀区时干时满，其变暖趋势明显。淀，指的是较浅的湖泊。作为华北地区最大的湿地生态系统，白洋淀在保护物种

科学起航 | 谢家麟：科学无止境爱国有恒心

坎坷回国路一颗报国心 1920年，谢家麟出生在黑龙江省哈尔滨市。中学时期，谢家麟对无线电充满兴趣，常常独自钻研，甚至还自制了短波收音机。1938年，谢家麟被保送到燕京大学物理系。彼时，国难当头，谢家麟虽身在校园，却时刻关注时局，决心要靠科技救国。1947年，谢家麟远赴美国加州理工学院留学，仅仅用了9个月就获得了硕士学位。为了追寻自己的学术理想，1948年，他继续前往美国斯坦福大学进行关于电子

生活解码 | 来一脚“香蕉球”马格努斯效应

什么是马格努斯效应什么是马格努斯效应呢？如图所示，一个球形或圆柱形物体在飞行时，若其自身旋转的方向与飞行方向不一致，就会在其旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面上产生一个垂直的横向力。在这个横向力的作用下，物体的飞行轨迹会发生偏转，这个现象就是马格努斯效应。它是由德国著名物理学家古斯塔夫·马格努斯在1852 年发现并作出解释的。但其实早在1672 年，牛顿就曾描述过这一现象。

青春密语 | 打败疫情下的情绪怪兽

案例初中生小凯（化名）最近很焦虑：“ 疫情居家学习后，有很多录播课，我总是忍不住走神。而且一人在家很无聊，我每天都玩游戏，妈妈只要看到就是一顿训斥，导致我现在就想跟她对着干。”小凯解释，其实他很想改变现状，但控制不住自己，临近考试也什么都学不进。“我要完蛋了。”他很无助。这种情况是不少疫情居家青少年的典型状态：注意力不集中、学习效率降低，情绪不稳定、焦虑抑郁，压力增大、亲子冲突增多等。

漫画科学 | “透明”岩石圈行动

岩石圈由地壳的全部和上地幔的顶部组成，几乎承载着人类赖以生存的全部能源和矿产资源供给。“‘透明’岩石圈”行动利用地质- 地球物理的探测方法，建构覆盖各地的岩石圈三维可视化模型，帮助我们“透视”地球的“五脏六腑”，明晰矿石分布地点，更好地认识人类赖以生存的地球。地质- 地球物理探测分地质学方法和地球物理学方法。其中，地质学方法是通过研究火山喷发时被深部岩浆捕获携带至地表的“岩石捕虏体”，

漫画科学 | 智慧健身房练出好体魄

这是一款可以通过语音控制改变重量的智能哑铃。将哑铃放在特定的托盘中，托盘与人工智能设备相连接，当使用者发出指令后，托盘中的电动系统会在几秒钟内响应，增加或减少哑铃的相应重量。录入个人信息后，系统还能根据个人情况进行重量匹配。 VR 拳击训练场不仅能为用户提供拳击竞技的刺激感受，也很能帮他们健身减脂。因为需要和虚拟的对手对抗，高度集中的兴奋状态能使人体消耗更多的热量。VR 拳击训练场给用户

科幻空间站 | 田园

脑域技术是新四经济时期的代表，甚至可以说，新四经济的兴起与之密切相关。多国将脑域技术列为国家级的发展战略，抢占脑域技术的制高点，已成为国家实力的体现。作为全球首批获得脑域专业博士学位的青年专家，陈橙踌躇满志。今天的总结性报告会结束后，陈橙在讲台上埋头整理资料，偶然抬头，瞥见一个熟悉的身影，如果没有认错的话，那是她的老同学何夕。陈橙疾步走下讲台，紧跟在那个人身后。那个人弓着背、低着头，一

科幻空间站 | 宇宙新“食”代

23世纪末，地球自然环境遭受不可逆转的破坏，空气污浊、土地贫瘠，人类陷入前所未有的粮食危机。就在这个特殊时期，一个新兴职业——粮食改造师应运而生。包拯拯便是其中的一员。粮食改造师的主要工作是为人类寻找新的粮食来源。包拯拯发现，光能是一种有着巨大开发潜力的资源。绿色植物能够通过光合作用维持生命，人类是否也能像绿色植物那样“以光为食”呢？但是，人类体内并不具备完成光合作用的重要细胞器——叶

科幻空间站 | “食物”进化论

“民以食为天”是中华民族自古以来的信条。现代考古学证明，人类农业的起源最早可以追溯到1.3万年前中东地区的两河流域，在那里，人类开始尝试种植小麦、制作面包，甚至酿造啤酒。农业让人类摆脱了自然的束缚，成为一种社会性的物种。而在东亚地区，中华民族的先民们却将农业融入民族的文化基因中。本期刊出的两篇作品都与广义上的农业主题有关。《田园》的作者何夕，与刘慈欣、王晋康、韩松并称为当代中国科幻的“四大

读编互动 | 知力小记者团

愚公移山新编北京工业大学附属中学小学部四（2）班孙斓曦指导教师：张郑国一声鸡鸣后，在太行山脚下，愚公家中又传出“叮叮当当”的敲击声。这声音已经连续响了10 年有余，在此期间，愚公倾其所有，一心移山，山似乎未缩减分毫，家却肉眼可见地变穷了。老愚公望着孱弱的曾孙，艰难地搬运石头，忍不住自问：“这山……还移吗？” 这天晚上，愚公梦到自己走进了一条长长的隧道，穿过隧道只见高山入云，连绵起伏

读编互动 | 百问百答

海洋面积约占地球表面积的71%，海洋生物的种类和数量也远远大于陆地生物，但人类对海洋的考察和研究却远远落后于陆地。近年来，随着中国多艘海洋科学考察船陆续下海，我们进入了海洋探险的黄金时代。2022年6 月25 日，中科馆大讲堂邀请中国科学院海洋研究所的李新正研究员，带我们一起走进奇妙的海洋生命世界。 Q：海洋动物会不会放屁？ A：会，例如鲸。大部分的哺乳动物、部分的鱼类和爬行类，因消化道中有产