知识就是力量 (2023年12期) 电子版

目录

卷首语丨材料

巴拿马运河上，一艘巨轮在行驶，它由6万吨油轮改造而成，长220米、宽30米、高31米、吃水8米，名为审判日号。然而此刻，这个庞然大物正成为一根细丝的“审判”对象，后者的直径约0.007毫米，只有人类头发丝的1/10，名为“飞刃”，这场“审判...

特别策划丨改变世界的新材料

我们正在经历第四次工业革命，这是人类文明史上继蒸汽技术革命、电力技术革命、信息技术革命之后又一次重大飞跃，新计算技术、物联网技术、人工智能、先进材料、生物技术、空间技术等取得了空前快速的发展。其中材料科学的发展进步，深刻影响着我们的衣、食、...

特别策划丨能制冷的神奇磁性材料

改变磁场就能悄无声息地降低温度？！这不是魔法，而是神奇的磁制冷——利用磁制冷材料（常为稀土金属或其化合物）、磁制冷装置，就能达到高效、环保的制冷效果！ 消失的磁场 在介绍磁制冷之前，我们先来了解一下什么是材料的磁性？磁性又是从何而来的？ 生...

特别策划丨可以建房子的“超级胶水”

沙塔蠕虫的巢穴 沙塔蠕虫的筑巢法宝 沙塔蠕虫是一类独特的海洋生物，它头部的一个器官可以在海水中分泌天然黏液。这种黏液能将沙粒与贝壳碎片牢牢地固定在一起，从而建造出坚固无比的管状巢穴——这些巢穴位于潮间带，在海风和海浪的冲击下，依然能岿然不动...

特别策划丨 “万磁之王”

你知道吗？我们日常使用的电脑、冰箱、空调，甚至是耳机里，竟藏着被称作“万磁之王”的磁体——钕（nǚ）铁硼永磁体。它长什么样子？与我们常见的吸铁石有什么区别？有哪些应用？ 組成钕铁硼的主要物质示意图 磁中“大力士” 永磁体，指的是能长久保持其...

特别策划丨引发太阳能电池革命的钙钛矿

随着人类社会的飞速发展，能源危机愈加突显。如何提高太阳能的利用率，成了亟待解决的问题。近些年来，一种名为钙钛矿的新材料进入了科学家的视野，成为高效利用太阳能的希望之星。下面就让我们一起来了解一下这位冉冉升起的明星吧！ 钙钛矿的实际结构（供...

特别策划丨非晶合金：助力“双碳”目标的新材料

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特别策划丨生物基尼龙

从牙刷到袜子再到电器，提起尼龙，我们并不陌生。它来到这个世界将近100年，却始终伴随着难以消散的污染。而现在，用我们常见的植物油、葡萄糖、植物秸秆都能制造出更绿色、更环保的生物基尼龙。 “脱胎换骨”的新型尼龙 自古以来，人类就知道从大自然中...

特别策划丨少年材料学家养成记

什么是材料？ 大家知道，世界是由客观物质构成的，从宏观的角度来看，这些客观物质都可以被称为材料。我们所见到的任何场景都充满了各种材料。下面这张照片是我在儿童游乐场拍摄的，里面就展示了许多不同种类的材料。 根据不同的分类方法，材料可以被归类为...

特别策划丨材料学家的科研日常

电子材料 建筑材料 纺织材料 “全能型选手” ——材料学家 自人类步入现代社会以来，材料学家的目光逐渐投向半导体材料、纳米材料、生物材料、高分子材料、电子信息材料等高新材料。丰富的研究内容也意味着材料科学变得包罗万象，这就要求材料学家对物理...

探索发现丨千眼天珠

2023年9月27日，我国又一个大国重器——稻城太阳射电望远镜正式建成，开始履行国家赋予它的光荣使命。 “千眼天珠”——稻城太阳射电望远镜鸟瞰图 高原上的“千眼天珠” 稻城太阳射电望远镜（Daocheng Solar Radio Teles...

探索发现丨给兵马俑“做体检”

兵马俑是我国古代陶制文物的杰出代表，更是“世界八大奇迹”之一，其年代久远、制作工艺精湛，记载着重要的历史文化信息。那么，目前有哪些“黑科技”让兵马俑的保护更加科学化、精细化呢？让我们一起去看看如何用AI给兵马俑做“体检”吧。 三维激光扫描现...

探索发现丨调整气流的排头兵

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科学微距丨科学家破解猫咪发出“咕噜”声的方式

猫咪在一些情况下会发出“咕噜”声 貓咪在被抚摸时，会发出表示满足的“咕噜咕噜”声。不过，猫咪如何发出这种“咕噜”声一直是个谜。近日，奥地利的研究团队发现，猫咪的声带内嵌有“衬垫”，这为它们的声带增加了一层脂肪组织，使之能够低频振动；更重要的...

科学微距丨人类两个鼻孔的嗅觉各有不同

人類鼻子 近日，美国的研究团队指出，人的两个鼻孔各有其独特的嗅觉。这项研究有助于更深入地了解人类如何感知和识别气味，并可能对感官神经科学和认知科学产生更广泛的影响。 研究团队让10名被植入颅内电极的受试者进行气味识别任务。他们通过嗅觉设备将...

科学微距丨脑机接口改善渐冻症患者控制能力

最近，美国某大学为渐冻症患者开发了一款脑机接口，该脑机接口能在3个月内保持90%的准确率，且无须重新训练、校准算法。 渐冻症，学名为肌萎缩侧索硬化，是一种神经系统疾病。渐冻症患者身体上的肌肉会渐渐萎缩，从而导致运动和语言功能的丧失。 在这项...

科学微距丨声音

“良好的身體状况也是维护心理健康的重要一环。” —陆林 中国科学院院士 北京大学第六医院院长 “睡眠障碍常常是诱发心理健康问题的主要风险因素之一。长时间的睡眠不足将增加患抑郁症等精神障碍的风险。”陆林院士在采访中提到：“睡眠障碍会增加痴呆的...

科学微距丨数字

1.9亿年 最近，科研人員在贵州省安顺市发现了约1.9亿年前的恐龙化石群。该恐龙化石群包括至少三个成年恐龙和五窝胚胎蛋（约50枚），属于同一物种。这是中国发现的最早的恐龙蛋窝，也是目前世界上最早的恐龙蛋和成体保存在一起的恐龙化石群。 这些恐...

科学微距丨趣闻

最辣辣椒问世 “上一任”最辣辣椒纪录保持者——“卡罗来纳死神” 根据吉尼斯世界纪录的最新报告，“辣椒X”成为世界上最辣的辣椒。这种呈黄绿色扁平状的辣椒，平均辣度达269.3万斯科维尔（斯科维尔辣度是目前公认的辣度评级，是把辣椒汁水稀释到品尝...

科学有料丨用微型结构筑起“堡垒”

航空航天材料还能更轻、更坚固吗？我们能生产出替代人体某些组织的器械吗？防弹衣能变得像普通衣物那样轻便吗？如今，传统材料越来越无法满足我们的需求，科研人员开始深入纳米和微米的世界。TED大会邀请到了美国专家卡洛斯·波特拉（Carlo...

学海新知丨是谁决定了黄瓜的颜值？

什么影响了黄瓜表面的光泽？ 黄瓜的“皮肤” 黄瓜的表皮是由角质层和蜡质层组成的。角质层就像是黄瓜的皮肤，蜡质层又分为内蜡质层和外蜡质层——内蜡质层镶嵌在角质层中，外蜡质层覆盖在角质层表面。 角质层拥有像硬海绵的网状结构，在角质层生长的过程中...

学海新知丨管水母

世界上体长最长的动物是什么？ 蓝鲸？还是某种恐龙？ 不，很有可能是一类蜿蜒盘旋在海水中的生物——管水母。 一只水母的“千军万马” 管水母并不是一个单一的物种，从生物学分类（共有8个级别，从大到小分别为域、界、门、纲、目、科、属、种）上来看，...

学海新知丨神奇而美丽的矿物

冰是固态的水，它怎么会是矿物呢？ 它又会展现怎样的神奇和美丽？ 让我们一起重新认识这个既熟悉又陌生的物质吧！ 雪花——冰的骸晶，由片状六角形冰晶构成 冰：一种美丽的矿物标本 冬季，冰由大气中的水蒸气凝结成雪花、霜、冰雹，甚至是一定高度的永久...

学海新知丨走进绚丽的纳米世界：碳量子点制备实验

2023年10月4日，蒙吉·巴文迪、路易斯·布鲁斯、阿列克谢·叶基莫夫3位科学家，因在发现和合成量子点方面作出的贡献，被授予2023年诺贝尔化学奖。 量子点是人工合成的、大小在1～20纳米之间的半导体粒子。一个...

艺术中的科学丨虽由人作宛自天开苏州园林的科学之美

“江南园林甲天下，苏州园林甲江南”，江苏省苏州市素有“园林之城”的美誉。苏州园林是中国传统文化的瑰宝，亦是著名的世界文化遗产，以其独特的景观和精致的设计闻名于世 。苏州古典园林的历史十分悠久，最早可上溯至春秋时期。 苏州园林的魅力还体现在它...

艺术中的科学丨寂静猎手中国彩虹-4无人机

无人机作为一种新兴的高科技武器，以其机动性强、作战效能高、成本低等优点，被广泛应用于现代军事作战中。彩虹-4无人机系统，是由中国航天空气动力技术研究院研发的中空长航时侦察打击一体化无人机系统，可对地面、海上目标发动侦察和打击。 长期留空 巡...

艺术中的科学丨只余空壳挂枝头

金蝉脱壳，既是一则成语，也是兵书《三十六计》的第二十一计。它的策略是什么？有哪些运用此谋略取得胜利的经典战例？ 兵法解析 金蝉脱壳，字面意思是指蝉在蜕变时脱去幼虫的皮壳，本体飞走，只留蝉蜕挂在树上。在中国古代战争中，金蝉脱壳是一种敌前撤退的...

行知天下丨纵八百里天下之脊

“欲渡黄河冰塞川，将登太行雪满山。”太行山的名字早就载于史册，它并不是一座山峰，而是一条蜿蜒近千里的山脉。太行山脉是中国东部地区的重要山脉，剧烈的地质变迁给予它无比丰富的地貌特征。就让我们跟随科研人员的脚步，领略太行山的奇峰峻岭。 河北省...

行知天下丨海岸线上的“积木守卫”

走在海边，我们常会看到一块块积木一样的大型混凝土块体。 它们有的整齐摆放，有的杂乱堆砌，沿着海岸线紧密排列。 这些奇怪的混凝土块体是什么？ 它们有什么作用呢？ 抵御汹涌波涛 海浪从不停歇，冲击着海堤、护岸、防波堤等海岸设施。为此，积木状的混...

科学起航丨朱光亚不为浮名绊，愿为大事来

朱光亞（1924年12月25日～2011年2月26日），湖北武汉人，中国共产党党员，两院院士，“两弹一星”功勋奖章获得者，中国核科学的主要开拓者之一。他被誉为中国科技的“众帅之帅”，为中国科技事业作出了不可磨灭的伟大贡献。 1950年，...

生活解码丨球球的“内涵”

層层叠叠，各司其职 不同球类的运动规则不同，对球的结构要求也不同。总的来说，运动球类可以根据其结构分为空心球和实心球两大类。 对于大多数空心球（例如篮球、足球、排球、网球等）而言，它们的内部结构大体可以分为内胆和外壳——内胆提供球的弹性，外...

生活解码丨从“群居”到“独居”的独头蒜

蒜，原产自中亚地区，全世界几乎所有国家的饮食文化中都有它的身影。公元前1世纪的西汉时期，张骞出使西域带回了蒜，自此，这种草本植物走进了中国的千家万户，成了百姓餐桌上必不可少的部分。我们逛菜市场的时候，除了常见的多瓣蒜，还常见一种紫皮的独头蒜...

生活解码丨人脸活体检测：判断你的真假

手机解锁、超市支付、银行取款……都只需要轻轻一扫。人脸识别给我们的生活带来了前所未有的便利，也带来了隐私泄露的风险，于是，人脸活体检测应运而生。科研人员正致力于把它变为一面坚盾，以阻挡随磅礴信息流而来的危机。人脸活体检测是如何精准识人的？又...

青春密语丨认识心里的“弹簧”

我们每个人的心里都有一根奇妙的“弹簧”，在面对困难的时候，这根“弹簧”就会发挥巨大的作用。 案例 自从小戴上中学后，新环境让他感到难以适应，再加上一次不理想的考试成绩，让他感到心里受到了很大的冲击。小戴开始对自己的能力产生怀疑，担心自己会不...

漫画科学丨可净化污染物的“蓝藻墨水”

蓝藻是一类单细胞原核藻类，它的进化历史悠久，生存能力极强，能利用光能进行光合作用，释放氧气。因此，科研人员对几种蓝藻进行基因编辑，以编辑后的蓝藻为基础制造出一种特别的光合材料，它可被用来净化有机污染物。 蓝藻的细胞内有一个环状DNA分子——...

漫画科学丨可以快速自愈的神奇材料

LAMBA材料是一种神奇的活体材料。一般的活体材料需要依靠构成它的细菌生长、更新才能实现自我修复，但耗时较长，无法满足实际应用需求。科学家利用生物学中抗原和抗体分子在结构上的互补性，制备出了可以快速自愈的LAMBA材料。 抗原和抗体分子相互...

科幻空间站丨羌方城的机器人（下）

4 罗老师离开前给了苏姆一瓶车用润滑剂，叮嘱他时不时给机器人的主要部件添加一些，以防止机械元件之间过度磨损。“说不定这样可以帮助机器人重启，”他说，“那可能就是揭晓谜底的时刻。” 罗老师的话让苏姆浮想联翩：如果机器人能再次苏醒，自己就会成为...

科幻空间站丨回家

闭上双眼，整个世界淹没在黑暗中，再睁眼，面前堆成小山的卷子消失得无影无踪，出现的是一尘不染的餐桌。 苏木已经习惯了这样的生活。十余年前，“元世界”研发成功，人们只需一个“元账号”，就可以在虚拟世界中完成各种活动。苏木的父母都是科研人员，所以...

科幻空间站丨时空穿梭：科幻创作的古老母题

时空穿梭的桥段一次次出现在科幻作品中。主角跳过时间的维度，或是回到过去，或是前往未来。如何在科幻的世界书写时空穿梭的故事？主角可以随心而动，任意去往某个时空交点吗？本期科幻评论或可为你的创作提供帮助。 本期刊载的科幻作品《羌方城的机器人》（...

编读互动丨寻找藏在我们身边的绿色

一把结实的椅子、一个漂亮的坐垫，竟然是用废旧牛仔裤制成。将废旧牛仔布料和一些废弃的西装等纺织废料掺在一起，再与再生塑料或生物基塑料结合，经工业处理，便可以得到环保的新原料了。是不是特别神奇？ 极端天气肆虐全球，海洋动物被垃圾所害……我们知道...

编读互动丨穿上我的智能鞋

你想擁有一双我发明的高科技智能鞋吗？它可是由节能环保的高新材料做成的。 从外表上看，它和普通的鞋没什么差别，但它采用了节能环保的纳米透气防水面料，使用3D打印技术为每个人量身定做，我们只需要去量一量、扫一扫，就能拥有一双完全适合自己的、舒服...

编读互动丨乘“科学”船扬“求知”帆

“科學少年中国行 未来科学家系列——走进科学城大气所未来园”研学活动 知之愈明，则行之愈笃；行之愈笃，则知之益明。2023年，《知识就是力量》科学小记者循着时间的足迹，在科学的道路上坚定地留下了属于自己的成长印记。 科学少年中国行...