书写时代的传奇

十年跋涉,历尽艰险,迄今速度最快的人类探测器“新视野”终于见到了“有心”的冥王星。匆匆一见之后,距地球超过52亿km的“小新”,如今已向更远的深空飞去,不再复返。“新视野”对冥王星的匆匆一瞥,要花掉7.2亿美元。这一长达数年的单程“约会”,究竟有多重要？1965年,也是在7月14日,“水手4号”探测器飞掠火星,成为人类探测器首次近距离观测另一星球。随后的50年间,人类探测器先后飞抵太阳系八大行星,而曾经的第九大行星冥王星却因距离遥远,从未迎来人类探测器。50年后的同一天,“新视野”飞抵冥王星,这简直比科幻作品还令人称奇。“新视野”的这一瞥,不仅让人类终于看全了太阳系原“九大行星”,更代表人类完成了行星际观测“第一阶段”的任务。项目首席科学家艾伦.斯特恩指出,长达半个世纪的努力,将“永远是我们这个时代的传奇”。     

寒武纪澄江化石库中叶足动物起源与演化浅析*

叶足动物是寒武纪海洋中非常特殊的类群,它们因为具有柔软的叶片状附肢而得名,而这柔软的叶片状附肢正是地球历史上的“第一对腿”。这对腿的出现,使地球进入了全新的“步行”时代,并且继而开启了地球上最大优势类群节肢动物的演化之门,其重要性不言而喻。笔者以澄江化石库中的叶足动物为主线,浅析寒武纪叶足动物的起源和演化。     

飞出地球去,天上有人间

随着太空探索日渐深入,太空的神秘感已经逐渐消失。或许有一天,人类往返天上人间,甚至干脆离开越来越拥挤的地球将不再是一个虚无飘渺的梦幻。自1957年苏联发射第一颗人造卫星以来,人类先后向太空成功发射了各种卫星、飞船探测器,并顺利地登上了月球。科学家们预计,人类移民太空已为期不远了。     

迎接天文新时代

100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实,唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。美国科学家在2016年2月11日宣布,人类首次直接探测到了引力波。这是人类第一次能够“听”到宇宙的“声音”。它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。过去,宇宙以光的形式向人类传递了太多信息,而如今,引力波在时空中向我们传递着类似声音般的新信息。引力波的发现,很有可能改写物理课本,它带给科学家和人类今后无穷的想象。正如著名理论物理学家斯蒂芬.霍金所说,“人类探测到引力波的这种能力,很有可能引发天文学革命。这提供了一种人们看待宇宙的全新方式！”     

掀开科学梦想新篇章

就在不知不觉间,我们已经历了人类科学史上最伟大的成就。根据科学家的测算,1977 年发射的“旅行者1 号”探测器已在2012年8 月25 日前后飞出太阳系,目前正在寒冷黑暗的星际空间中“漫步”。人类终于跨出了向星际空间进军的标志性的第一步。这一具有历史意义的飞跃,无疑将激励全世界的科学家在奔向宇宙的漫漫征程中,继续不懈地探索。     

中国智慧闪耀世界

“暗物质到底是什么？”为回答这个问题,人类不惜耗费大量精力和资金。在这条困难重重的探索道路上,利用国际空间站开展实验的阿尔法磁谱仪项目首先取得进展。在这个国际项目中,中国科研人员做出了重要贡献,他们与国际同行联手完成了又一项媲美人类基因组计划的项目。无独有偶,中国科学家在国际上首次发现量子反常霍尔效应,被著名物理学家杨振宁誉为“诺贝尔奖级”的科研成果。毫无疑问,中国科学家正在国际科技舞台上扮演越来越重要的角色,赢得越来越大的话语权。     

岩浆与岩浆岩：地球深部“探针”与演化记录

岩浆是在地下形成的含挥发分的高温粘稠的硅酸盐或碳酸盐熔融体,由岩浆凝固而成的岩石称为岩浆岩或火成岩。用科学的方法来观察和解释它们,它们就不是一堆死气沉沉、枯燥无味的石头,而是一部引人入胜的“无字天书”。地球系统是一个整体,它是由从地心到地表的多个层圈构成的。岩浆是地球各层圈之间相互作用的产物,是地球各层圈之间物质和能量交换的重要使者。研究岩浆作用与岩浆岩有三个方面的意义：①岩浆岩及其所携带的深源岩石包体可以被称作探测地球深部的“探针”（lithoprobe）和“窗口”(window)。②岩浆岩也是板块运动与大地构造事件的记录,通过岩浆岩的研究,可以恢复古板块构造格局,追溯大地构造演化历史。③归根到底,是服务于人类社会对于合理利用资源,改善环境,减轻自然灾害的需求。     

木星带给了我们什么

许多天文学家相信,在使地球成为生命家园的过程中,木星扮演了一个极其重要的角色。木星是太空交警木星只是一个仅有针眼般大小的亮点,很难让人相信,它对地球的影响会如此之大。毕竟,这颗庞大的行星距离地球6.28亿千米,是地球与太阳之间距离的4倍。但许多天文学家认为,人类应当将自身的存在归功于这个由氢和氦组成的庞大“气球”。     

科学需要创新

这一次,美国人又创新了一把。首次把商业飞船引入了空间发射的新时代;无独有偶,把全球最大射电望远镜分别建在两个国家尽管是一种妥协,但从某种意义上而言,也不失为一种创新,一项尝试。[JP3]在科学研究的道路上,一旦遇到此路不通,不妨动动脑筋,给科学也做个“搭桥手术”,或许一切就会迎刃而解,达到“柳暗花明又一村”的效果。     

关于陆-海相互作用的若干问题

陆-海相互作用是一个宽泛的研究领域, 但其同海洋科学的基础研究与我们经济、社会的可持续发展均密切相关. 基于个人对本研究领域的理解, 在本文中提出了一些需要在陆-海相互作用研究中予以关注的问题, 包括陆架边缘的物质交换、流域盆地中的物质流失、近海的富营养化与有害水华、底层水缺氧与“死亡区”、沉积物的“源”与“汇”、对地球其他层圈的反馈、海平面上升及其对社会与经济可持续性的作用、沿海地区的人类活动及其影响, 等等. 本文中未能涉及的命题并非不重要, 仅仅系我个人的知识和能力所限.     

科学播下希望的种子

新年的钟声刚刚响过,科学探索的新成果已经频频传来。受人瞩目的“嫦娥一号”探月卫星在顺利完成探月一期任务之后,将以一撞完成最后的使命为后续的探索搜集资料。对火星甲烷的新研究再次点燃了人类探索火星生命的激情。恐龙身上的原始羽毛、新型超导材料特性、“钙闪烁”引导细胞定向迁移,这些新发现是中国科学家对科学界的贡献,为未来的古生物、材料和医学的研究打开一个广阔的空间。“奶粉事件”后科学家开展了对三聚氰胺与人类泌尿系统结石的病理生理机制的研究,用科学为人类的食品安全保驾护航。     

华南新的寒武纪生物地层序列和年代地层系统

生物地层和年代地层是地球科学中最常用的划分地层的方法和地层对比的标准. 简要回顾了1978年以来我国华南斜坡相寒武纪生物和年代地层的研究. 介绍了1988年以来逐步形成的华南寒武纪生物地层序列和年代地层系统, 并对两者做了新的修订. 修订后的华南生物地层序列包含36个生物带和一个“贫化石带”, 所有生物带的底界都用单个物种(带化石)的首现定义; 修订后的华南年代地层系统由4统10阶组成, 其中包含了在湘西北建立的“芙蓉统”、“排碧阶”和“古丈阶”3个全球年代地层单位, 2个“金钉子”和2个被国际地层委员会寒武系分会接受的、定义全球寒武系阶的底界的“国际纽带点”. 华南的生物和年代地层系统是目前被国内外接受的中国划分标准. 对今后进一步完善这两套地层系统也提出了研究建议.     

智慧让城市更美好

适应日益增长的社会需求和信息科学技术的快速发展,“数字城市”建设取得了显著成绩,为政府、企业和公众提供了良好的服务,但是也存在许多问题。网格、物联网和云计算技术的出现和应用,给解决“数字城市”面临的问题带来了机遇、创造了条件,“智慧城市”应运而生,由“数字城市”向“智慧城市”演化成为社会关注的主题。网格、物联网、云计算等是实现“数字城市”向“智慧城市”演化的关键技术。“智慧城市”将推动城市智慧服务和智慧产业的发展,提升进入21世纪信息化时代城市的核心竞争力。     

闰秒及其废存之争

“闰”,含余数之意。古书《宋史·宋庠传》中即有“区别正闰”一说,可见“闰”者,非常态之谓也。人们普遍知道生活中有“闰年”和“闰月”,但对“闰秒”则鲜有详知。2008年末或2009年初,诸多媒体均报导了2008年12月31日23时59分含有61秒,而不是通常的60秒,这多出来的1秒就是“闰秒”。历法中设置闰年和闰月已成定规,且有严格的设置规则。相反,学者们对不定期地设置闰秒的必要性可谓久有争议。     

感谢木星

许多人把生命的存在归功于神灵,但或许我们应该直接感谢太阳系中的第五颗行星——木星。现在,许多天文学家相信,木星在使地球成为生命家园的过程中扮演了极其重要的角色。     

发育重演律

个体的发育是由受精卵通过一系列细胞分化形成的,第一次细胞分化的结果是囊胚的形成。囊胚由外胚滋养层和内细胞团构成,外胚滋养层负责胚胎与外界的物质交换,以支持内细胞团的进一步分化。随后的细胞分化则导致一系列“类囊胚”的形成。“类囊胚”由外围的“类外胚滋养层”和内部的“类内细胞团”构成,“类内细胞团”为干细胞。每个“类囊胚”均由上一级“类囊胚”的“类内细胞团”形成,“类内细胞团”的分化潜能随 “类囊胚”的层级增多而逐次降低。最后一级“类囊胚”的“类内细胞团”不再形成“类囊胚”,只能形成特定的功能细胞。“类外胚滋养层”的主要作用是为其内的“类内细胞团”提供合适的微环境,以支持其发育。“类外胚滋养层”形成的组织一般为结缔组织或上皮组织。个体的发育实际上是“类囊胚”不断形成和演化的过程,该过程是生物发育普遍遵循的共同规律。     

聚集诱导发光研究的新进展

传统思维的束缚和认知水平的局限往往阻碍了科学正常的发展和人类对未知世界的探索. “地心说” 造成科学家对宇宙探索步伐的极大减速, 以及“生命力学说”对有机化学发展的阻碍, 生动地诠释了这一点. 而原始的创新往往需要打破传统的观念和固有的思维模式.
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太阳系外行星的研究现状*

太阳系外行星探测是当今国际天文学研究的热点,其探测方法分为间接探测和直接成像。目前,已发现的上千颗系外行星主要是通过视向速度法和凌星法等间接方式探测到的,而直接成像技术将有望获取行星温度、大气等更全面的物理信息。其中,通过对类太阳恒星宜居带内的类地行星进行成像观测和大气光谱分析,将有望捕获太阳系外生命信号,进而解答“人类在宇宙中是否孤立？”这一基本科学问题,从而突破人类对生命的现有认识。因此,该领域的研究具有较高的公众关注度。     

小虫春秋：果蝇的视觉学习记忆与认知

视觉认知是脑科学领域中的重要研究方向,是揭示 “脑是怎样工作的”,“物质的脑是如何产生精神的”的重要路径。近年来,科学家们以果蝇为模式生物,从基因脑行为认知相结合的角度,系统性地开创了果蝇的视觉“认知”研究,如学习与记忆、注意、跨模态记忆、特征提取和泛化、两难抉择、抉择的神经环路等。即使果蝇这样相对简单的脑,在很多方面都展示了令人惊奇的“理性”行为。看来,那种认为只有某些独特的唯一的脑机制才能实现人类的理性的想法是不成立的。我们期待,在探索“智与愚”的神经生物基础方面,果蝇会对我们继续有所帮助。     

高等植物生长发育中同化物的转移

陆生高等植物(包括农作物)能够吸收外界原料,利用太阳辐射的能量合成生长发育所需的物质. 它的根、茎、叶分别处在土壤与大气中、阳光下, 分工经营: 根系吸收矿物质; 叶片吸收CO₂ 与太阳能以进行有机物的光合生产; 两者靠茎来支持与联络以及进行原料的调配. 植物能够自力更生正是依靠这样自行组建的“绿色工厂”, 人类以及所有高、低等动物,甚至微生物, 最终都要靠其产品来维持生活. 这“工厂”各“车间”(根、茎、叶、花、果实)的循序建立、规模的大小与定型, 无一不受环境中光、温、水、肥等的时空分布与变化的启发与调控; 而且某一“车间”的操作进行得顺利与否, 关系着生产全过程的进度.“绿色工厂”要靠各“车间”的协调发展、和衷共济, 才能发挥整体的行为, 充分利用外界资源, 抗拒逆境的胁迫.