知识就是力量 (2021年07期) 电子版

目录

卷首语丨魔术中的缤纷科学

当今世界，“新”字当头。一项技术发明很可能会彻底改变我们的生活习惯和行为方式。从泥瓦砖木，到铜铁铝钢，再到碳纤维、石墨烯，伴随着文明和科技的进步，各种新技术、新业态纷至沓来，在时代这座舞台上演绎着千变万化的“魔术”大戏。 人类从未停止过对未...

特别策划丨魔术中的科学之“手”

人们日常观看的魔术表演，很多都是以科学技术为依托的。为了增强魔术的神秘色彩，人们常常会运用到局部燃烧、分解、化合等手段。比如在舞台上燃起五颜六色的火焰、使白花突然变成红色、使红色的水变得清澈，或者是在镁光粉燃烧的强烈闪光瞬间，魔术表演者腾身...

特别策划丨让水消失的“魔术师”

惊奇！能吸比自身重千倍的水 魔术中杯子里的水到底去哪了呢？原来杯子里隐藏着一种粉末，叫作高吸水性树脂（SAPs），这是一种新型功能高分子材料，能吸收比自身重百倍甚至上千倍的水，当它吸水膨胀后与水发生凝固，成为一种水凝胶，锁水能力超强，因此水...

特别策划丨纳米世界中的“穿墙术”

“江湖高手”的穿墙神功 动画片《崂山道士》中的主角王生，夸耀自己学会了穿墙术，结果几经尝试，最终被撞得头破血流。这个故事被我们当作笑话来看。但是，在微观世界里，借助于量子隧穿效应，“穿墙而过”就能够实现了。 那么，什么是量子隧穿效应呢？举个...

特别策划丨披着魔术“外衣”的拓扑结构

用拓扑原理变魔术 1954年，美国魔术师比尔（BillBowman）首次向公众表演了回形针自连的魔术。由于这个系列的魔术里面蕴藏了太多奇妙的拓扑学原理，很多科学家开始介入研究。如果说“拓扑”的概念太抽象，那么我们把它用科学手段“无限放大”，...

特别策划丨随心变色的“魔术染料”

在魔术表演中，魔术师左右手各执一张黑色梅花的扑克牌，两张牌轻轻一碰，魔术师吹一口“仙气”，原本的梅花图案瞬间变成了红桃图案。 魔术中扑克牌的颜色变化多端，只是幻影或手法技巧不同。现实中，能随心变色的生物只有变色龙。但是，随着“魔术染料”的出...

特别策划丨断头重生？“魔术高手”海蛞蝓能做到

生活在海里的“兔子” 在講述海蛞蝓魔幻般的技能之前，让我们先来认识一下这种可爱的小生物。 海蛞蝓是一种斑斓多彩、形态多样，生活在浅海的贝类。因为海蛞蝓头上的触角长得像兔子耳朵，所以也被称为“海兔”。 海蛞蝓其实还有别的名字，比如“海牛”和“...

特别策划丨空中小精灵的“魔术之旅”

自带降噪羽毛的猫头鹰 鸮形目鸟类，俗称“猫头鹰”，是典型的夜间活动的鸟类，也是人们所熟知的“捕鼠小能手”。 作为夜行性鸟类，它们的视力和听力绝佳。城市中的鸮形目鸟类，例如长耳鸮，往往在入夜以后，站在高高的大树上，两只眼睛睁得又大又圆，周围一...

特别策划丨隐身斗篷里的“超构乾坤”

我们是如何看到物体的？ 要想知道隐身斗篷是如何隐身的，就要先了解人们是如何看到物体的。 光是在空间中传播的一种电磁波。不同颜色的光对应不同波长的电磁波，人眼能够看到的电磁波称为可见光，也就是波长范围很窄的一段电磁波。电磁波还包括其他波长不同...

特别策划丨视错觉让魔术更精彩

迷惑视觉的镜子魔术 魔术道具中时常会用到镜子，镜子有多种分类， 比如平面镜、曲面镜、多面镜等， 平时大家使用的多是平面镜， 它主要遵循光的反射定律， 镜中的像是由光反射光线的延长线的交点形成的，所以平面镜中的像是虚像。虚像与物体是等大， 且...

特别策划丨揭秘魔术之化学道具

神奇的茶水还原术 魔术师泡了一杯清茶，滤出茶叶，随即喝下几口，这是一杯香浓的茶。魔术师要给这杯茶施加魔法，只见他用勺子在里面搅拌了几下，茶水便瞬间变成了墨水一样的蓝黑色;魔术师又用勺子搅拌了几下，杯中的蓝黑色又神奇地消失了，茶水恢复了原来的...

特别策划丨酸碱指示剂“无字天书”的审判员

植物中的酸碱秘密 300多年前，英國年轻的科学家罗伯特·波义耳在化学实验中偶然发现，当少许酸沫飞溅到紫罗兰上时，花的颜色变红了，他认为可能是酸使其变色。为进一步验证这一现象，他取了当时已知的几种酸的稀溶液，把紫罗兰花瓣分别放入这些...

探索发现丨豌豆：遗传学的幸运材料

豌豆从何而来 豌豆是最早被人类驯化和栽培的作物之一，人类栽培豌豆的时间长达7000 年，中国栽培豌豆的时间可以追溯到春秋时期。这些小豆子的“老家”在亚洲西部和地中海区域，在欧洲和近东的新石器时代的遗址中也曾出土过豌豆。 因为豌豆籽粒富含碳水...

探索发现丨蓝天上的交通管理空中管制（上）

当你满心欢喜搭乘飞机前往旅行目的地，飞机却因突发状况备降沿途机场，这可能和空中管制有关。有时候机场就在下方，飞机舷窗外明明晴空一片，但飞机就是不能着陆，这也可能和空中管制有关。每天，空中会有很多飞机来往，机场起降的航班更是异常繁忙。为了确保...

探索发现丨欢迎来到中国的“太空之家”天和核心舱

中国建造的第一座空间站——天宫空间站是多舱式空间站。它以天和核心舱、问天实验舱-1 和梦天实验舱-2 为基本构型。如果神舟飞船是一辆轿车，天宫一号和天宫二号就相当于一室一厅的房子，而空间站则是三室两厅还带储藏间，算是“豪宅”了。 太空中的新...

探索发现丨马先蒿

娇滴滴的“寄生花” 马先蒿属（Pedicularis L.），是列当科（Orobanchaceae Vent.）中最大的一个属，全世界有500 种以上，多数生长在北半球寒带及高山区域，中国有352 种，占全球的70%。 马先蒿是一至多年生的...

科学微距丨虚拟现实可以扭曲人们的时间感

美國加州大学圣克鲁斯分校的心理学研究人员发现，在虚拟现实中玩游戏会产生“时间压缩”的效果，时间过得比你想象得要快。认知科学专业的马伦（GraysonMullen）与心理学教授大卫登科（Nicolas Davidenko）合作设计了一项实验，...

科学微距丨恐龙内耳的秘密

如果詢问古生物学家最想知道关于恐龙的奥秘是什么，相信大部分人都想知道恐龙如何互动以及它们是怎样开始飞行的。然而，使用化石来推断这些行为是非常困难的。最近，美国耶鲁大学的研究团队进行的新研究给古生物学研究人员提供了一个可行的切入点——古代爬行...

科学微距丨使用CRISPR工具遏制蚊子带来的病毒传播

2020年的诺贝尔化学奖颁发给了CRISPR（规律间隔成簇短回文重复序列），这是一种革命性的基因编辑技术。作为一种生物学工具，它能以前所未有的精度来编辑基因组，而且更简便、成本更低。 蚊子是许多种疾病的传播媒介，被认为是世界上特别危险的动物...

科学微距丨声音·数字·趣闻

声音 若继续延续以末端治理为主的控制路径，未来十年内大气污染物减排潜力将基本耗尽。若在碳中和目标下实现深度能源转型，将大大推动生态环境质量改善，使人民健康大幅获益。 ——中国工程院院士、 清华大学环境学院教授贺克斌 2021年6月9日，在人...

科学有料丨跟着数学看世界

不可思议的“倍增” 生活中有很多看似普通但是实际上会让我们大吃一惊的结论。比如2001 年，美国女生布兰妮在当地超市找到一卷长1.2 千米而且比较薄的卫生纸，在父母的帮助下花了7 个多小时，完成了“把一张纸折叠12 次”的有趣项目，而这竟成...

学海新知丨超新星爆发时，地球安全吗？

银河系里聚集着两三千亿颗恒星，当然不乏大质量恒星，堪称一个巨大的潜在超新星“仓库”。而这里一旦爆发超新星，会不会对地球生命产生影响呢？ 并非杞人忧天 20世纪50年代以来，有科学家提出超新星爆发可能是地球生命史上物种灭绝的元凶之一。理论上，...

学海新知丨疫苗中的“隐形守护者”

佐剂的前世今生 疫苗的发明源于中国北宋时期开展种痘术预防天花的伟大实践。17世纪，该技术传入欧洲以后极大地启蒙了现代免疫学的发展。在历经牛痘术改良、减毒微生物筛选培养、抗原灭活技术等多种重大技术革新后，19世纪末至20世纪初堪称疫苗发展的第...

学海新知丨磁铁+木棒就能辨别方向？

实验材料 长木棍、短木棍、扁木棒、磁铁、羊眼钉、细线、白乳胶、剪刀、画笔 实验步骤 1在短木棍的两端各钻一个孔，大小刚好能让长木棍插过，然后将羊眼钉拧在短木棍的中间位置。 2将长木棍分别插入短木棍的孔中进行固定。 3在扁木棒的中心位置点上少...

艺术中的科学丨穿越时空的复原大师

恐龙是已灭绝的古生物，我们如何才能知道它们的模样呢？正是一代代古生物艺术家的不懈努力，才让我们越来越接近恐龙真实的模样。科学复原恐龙和它们生活的世界可不简单，勾画古生物的艺术家更不是普通的艺术家，他们不仅拥有高超的艺术素养，同时又具备了古生...

艺术中的科学丨中华墨汁的传承“秘籍”

墨汁为什么是黑的？ 无论是书法还是绘画，都会用到墨汁，而这看起来黑乎乎的墨汁除了水分以外，还有些什么成分呢？其实，墨汁主要是由碳黑、胶料、添加剂加工而成。碳黑是各种原料所制取的碳素的总称，碳黑的粉粒越细，顏色越好，制成的墨汁光洁度越好，性质...

兵器与谋略丨至暗时刻的艰难反击

八路军巧破“囚笼政策” 1940年夏， 侵华日军继续向西向南推进， 祖国的大好河山，一寸寸被侵略者的铁蹄践踏。日军对华北敌后抗日根据地推行“囚笼政策”， 试图围困中国共产党及其领导的抗日武装， 使敌后抗日根据地遭遇严重生存危机。 当时正处于...

兵器与谋略丨巨浪奔腾威震海天

巨浪-2从深海冲上云霄 让我们把时钟调回到2011年。随着渤海湾的一声巨响，一枚新型潜射导弹泼水而出，巨浪-2潜射战略导弹试射成功。巨浪-2潜射战略导弹的个头有14米，最大射程在7500～8000千米，起飞重量40～45吨，可携带1枚25万...

行知天下丨探寻沙丘鹤的“老家”

观鹤者与沙丘鹤的美妙相遇 圣路易谷地位于美国科罗拉多州，南临墨西哥州，面积约21000平方千米，平均海拔2336米。格兰德河（RioGrande）是科罗拉多州最长的河流，它自西北向东南方向斜穿圣路易谷地，形成了圣路易谷地国家野生动物保护区群...

行知天下丨去千年古刹看“立体连环画”

“藏”着雕塑的四合院 陕西秦岭北麓的王顺山山脚下有一条蓝水河，河水从秦岭悟真峪中奔流而出，遇到一处平缓坡地后分为南北两股水流，然后又合二为一汇入黄河。这一坡地形同小岛，坡地尾端的殿宇三面环水，慢慢被世人称为水陆庵。 对比中国各地寺庙建筑，水...

行知天下丨三星堆考古笔记

用新发现“解码”过去 在三星堆新公布的众多文物中，3号坑发现的顶尊跪坐人像体量巨大，通高115厘米，下部为一尊跪坐的铜人，双手合握于身前，头部顶一块方板，方板连接青铜大口尊，尊的肩部有4条精美的龙形装饰。同样造型的铜器，在之前发掘的2号坑中...

科学起航丨戚发轫：挺进太空的梦想缔造者

永不放弃的航天初心 戚发轫5岁时跟随家人迁往辽宁大连，小时候的他只知道自己是满洲国人。1945年，苏联红军解放了大连。在戚发轫的第一堂中学课上，老师告诉他们：“我们的祖国叫中国，我们是中国人。”从此，这句话如钢浇铁铸般注入他的信念、理想和灵...

生活解码丨花亘四时月季的前世今生

中国月季的血脉流传 中国作为月季的重要发源地，是世界上蔷薇属野生物种资源极其丰富的国家之一，也是世界上很早就开始栽培、选育品种的国家。 早在2000多年前的汉代，著名的“月季之母”——月月红就已广泛种植。盛唐时期，月季大范围的种植观赏带来了...

青春密语丨太好强会活成一座孤岛？

流出來的眼泪是珍珠，吞进去的眼泪是毒药 刘淼（化名）是被班主任带来找我的，老师说他最近暴瘦，成绩也突然下降很多，有时候还在课上打瞌睡，问他是不是遇到什么特别的事，刘淼只是摇头，却什么都不说。班主任看着他有点恍惚的表情，觉得不对劲，就把他带到...

漫画科学丨和AI机器人一起去太空

這款太空AI机器人大约重5千克，拥有一个约6寸的显示屏以及人工智能大脑。它的麦克风和相机经过优化，采用了语音控制技术，能识别使用者的声音和脸，还能与人类沟通交流，对语音指令做出及时反应。 除了交互功能，AI机器人还可以帮助航天员进行一些科学...

漫画科学丨奇妙的“天梯”体验

太空電梯的核心是碳纳米管复合碳带，它的强度是钢的百倍，柔韧性是塑料的百倍，碳纳米管之所以有这么高的强度是因为它独特的结构，这种结构可以用来作碳纳米管制造纤维，这样就做出太空电梯用的缆绳了。机器升降器将用这种缆绳把电梯拉升到太空中，电梯上的牵...

科幻空间站丨病毒的“超级大脑”

受人尊敬的志愿者 有人在招募志愿者，从事一项据说很光荣、很伟大的事业：试验埃博三号病毒疫苗。这项事业没什么“钱”途，没有酬劳，连工作都算不上;不需要技术，只要是个活人就行;如果不幸“牺牲”，还会被当作解剖研究的对象。然而我却报名了。我想，人...

科幻空间站丨完美社会

“今天，我们在这里共同庆贺全球虚拟网络全面建成！” 随着领导人意味不明的微笑，一股股强大的量子态粒子被集约成无数量子通信，“虚拟世界通行证”蜿蜒而上，直达脑域深处，刺激着大脑发出特有波频的震动。 这一刻，全球人民的脑电波都在同一频率上震动，...

科幻空间站丨梦里繁花终是虚

“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢闇，谁能极之？冯翼惟象，何以识之？”这是两千多年前的中国先哲屈原在流放途中向苍天发出的疑问。所有这些疑惑，最终都能归于一点，也是自从人类开始抬头仰望星空的那一刻起，就已经产生的对这个世界最深的...

编读互动丨“见字如面·对话未来”

我们每个人都对未来有过或多或少的想象，未来的自己在做什么，世界发生了哪些变化，那些藏在心底的愿望清单是否能在未来一一完成。如果可以写一封信寄给未来，你想写给谁呢？ 由中国科技馆、北京市委教育工委、北京市教委主办，中国科学技术馆展览教育中心、...

百问百答丨百问百答

滚滚而逝的江河、潺潺流过的小溪……这些美景都是湿地，湿地就在我们身边。2021年5月，中科馆大讲堂邀请到了中国林业科学研究院湿地研究所的雷茵茹副研究员，带我们一起了解湿地中珍奇可爱的生灵，探索湿地各式各样的生态功能，探寻湿地与人类和谐发展的...