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科学世界
访古追昔钦安殿宝顶修复记
作者：贾文超 刘舜强
钦安殿，故宫中轴线上惟一的宗教建筑，其鎏金宝顶历经几百年的风风雨雨，表面的鎏金层已部分脱落，色泽变暗。现在让我们去看一看，故宫博物院的能工巧匠们如何使它重现初时容颜。
钦安殿位于故宫御花园正中，南北中轴线上，始建于明嘉靖十四年（1535年），后添建垣墙，自成格局。殿内供奉玄天上帝，为道教场所。清朝皇帝每年元旦于殿前设供案，奉安神牌，拈香行礼。钦安殿的日常事务归由太监道士管理。
钦安殿主殿坐落于汉白玉单层须弥座基上，面南背北，面阔5间，进深3间，殿前出月台，四周围以穿花龙纹汉白玉石栏杆，龙凤望柱头，月台前出丹陛（古时宫殿前的台阶多饰红色，故名“丹陛”），东西两侧各出台阶。钦安殿为重檐笔顶式建筑，屋顶覆黄琉璃瓦，屋顶正中央砌一琉璃须弥座，座上设一宝塔形铜胎鎏金宝顶，造型独特，端庄秀丽。钦安殿是故宫御花园最主要的建筑，同时也是紫禁城中保存最好的明代建筑。
2002年10月17日，故宫启动大修工程，钦安殿的修复也列入其中。2004年8月4日，钦安殿开始全面大修，内容包括更换大木构件和钦安殿宝顶的修复。
钦安殿宝顶由底座大圆盘、莲花座、宝瓶形主体、腰鼓形体、上圆盘、四链环莲花座、两条铜飘带、四根链条、小圆盘形器、大伞盖、葫芦形宝顶尖等13个构件组成，这些构件都曾经过通体鎏金加以装饰。但由于鎏金宝顶经历了几百年的风吹、日晒、雨淋，表面的鎏金层已有部分脱落，整个宝顶色泽变暗。为了恢复宝顶原有的面貌，这次大修，决定为宝顶重新镀金。
电镀镀金技术显身手
钦安殿宝顶原先使用的是中国传统的鎏金技术，也称“火镀金”，将黄金镀到铜宝顶的表面，使宝顶看上去金光粲然，格外美丽。传统的鎏金技术作为中国古代的一项重要金属加工技术，在中国的艺术品制作、建筑装饰中有着广泛的应用。20多年前，故宫东南角楼铜宝顶的修复就采用了中国传统的鎏金技术，为宝顶加饰黄金。但中国古代的鎏金技术，最主要的工艺是将切碎的金叶溶于金属汞（水银）中，形成白色膏泥状的金汞剂，然后用专用的工具将金汞剂涂抹在待镀器物的表面，用炭火烘烤加热镀件，使金汞剂中的水银受热蒸发，黄金便镀在了器物的表面。这种技术的优点是镀在器物上的黄金层厚，可为复杂及形体不规则的器物镀金。但由于使用炭火烘烤金汞剂，镀件表面的汞蒸发，形成有毒的汞蒸汽，导致操作人员中毒，对人体带来危害。因此，出于对操作人员人身安全的考虑，从环保的角度出发，这种技术已不再使用，经过各方专家的论证，这次钦安殿宝顶镀金决定采用现代电镀镀金工艺完成。
在国外，已经有使用电镀镀金工艺修复历史文物的先例，比如美国加州议会大厦、长滩教堂的顶部，都采用了电镀镀金工艺修复完成。国外的很多雕塑品、圣像、珠宝工艺品、银制器皿、古玩以及博物馆珍藏的艺术品等都是采用电镀镀金技术修复或制作完成的。
什么是电镀镀金？简单地说，电镀是用直流电，在溶液中进行电解反应，使镀件表面沉积上一层金属或合金层的过程。电镀时，镀层金属做阳极，待镀件做阴极，镀层金属的盐溶液做电解质溶液，通直流电进行电镀。利用这个原理，可以镀金、银、铜、锌、镉、镍等各种不同金属。而所谓电镀镀金则是根据镀件的电镀要求配制专用镀金液，在一定pH值和温度条件下，通过电化学反应，使镀金液的金离子逐渐转移到镀件表面上。由于黄金有耐高温、抗腐蚀、不易氧化、色泽美观的特性，因此，在高级工艺品及部分重要建筑物的突出部位往往会使用镀金技术，防止器物锈蚀、氧化、变色，增加器物的美感。
目前，电镀镀金的方法有很多，但最主要的是刷镀和槽镀两种。所谓刷镀，是指用一个同阳极连接并能够提供电解液（镀液）的电极刷（镀笔），在作为阴极的镀件上移动进行选择电镀的方法。从刷镀的内容和形式看，这是一种高速电镀，是一种选择部位进行的局部电镀，也是一种靠镀笔刷涂方式进行的电镀。刷镀技术还具有设备简单、工艺灵活、对工件材料适应性广、镀层细密、沉积速度快、综合力强等优点。
新奇技术会思考的智能假肢
四肢健全的正常人很难想象到截肢患者的痛苦，为了使后者尽可能地恢复正常的生活，一种会思考的智能假肢应运而生。
“生活无局限”是我们每个人都渴望的生活状态，但截肢患者即便穿戴上传统的假肢，也难以扩大自己的生活半径，这使他们承受着生理和心理上的双重痛苦。
世界第二大假肢生产商奥索（Ossur，总部在冰岛首都雷克雅未克）公司研发出了会思考的假肢，这类假肢将电子、机械与人体生理学完美地融合起来，不仅解决了传统假肢笨重、穿戴不便的问题，而且因为使用了传感器、人工智能技术和驱动技术，使假肢的动作接近于人类自然运动的过程，实现了分散负荷、减震、变化姿势的目标，使行动顺畅自如。
奥索公司为了在最大程度上恢复截肢患者的生理功能，在材料和制造技术上一直保持世界领先地位，比如硅胶、碳纤维材料的使用，不仅消除了假肢与正常肢体摩擦的痛苦，而且使假肢的整体重量减轻（比如使用碳纤维材料制造的一款小腿假肢，重量仅为1250克左右）。PROPRIO FOOT（世界上第一款智能脚）、POWER KNEE（世界上第一款带动力的智能下肢）以及RHEO KNEE都是在世界假肢行业中处于领先地位的产品。
据中国假肢矫形器协会2007年的数据显示，目前，中国有近220万截肢患者，这一数字还在以每年新增患者10万名的速度增长。2006年，奥索开始在中国运作，目前，已有1500名中国的截肢患者受益于奥索的假肢产品。
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基础探新谁使地球变暖？(下篇）
第3部分 地球变暖的影响
在21世纪，地球气温将最少升高1.8℃，最多升高4.0℃
如前面所介绍的，近50年来引起地球气温升高的主要原因是“人类排放的温室效应气体”。只要不停止排放温室效应气体，地球的气温就还会继续升高。
那么，展望未来，人类社会排放气体所造成的温室效应情况会不会有所改善呢？
前景究竟如何，这要看全球“是重视发展经济还是重视维护环境”，“是国际社会合作还是各个国家自行其是”，选择不同的做法，结果对温室效应气体的排放量会有非常大的影响。
在IPCC第四次评估报告中，对于未来的社会可能会怎样发展预测了好几种类型。基本的轮廓是：先是温室效应排放量仍然继续增加，这是一个“多元化社会”（A2型）；排放量在21世纪中期达到一个高峰之后逐渐减少，进入一个“平衡型社会”（A1B型）；此后，温室效应气体的排放量进一步减少，达到一个“循环型社会”（B1型）。
按照这种三阶段社会的假设，IPCC第四次评估报告对于地球气温的上升形势根据超级计算机汇总的世界各国的情况作出了估计。结论是，视温室气体排放量的多少，未来地球变暖的形势有可能十分严峻，也有可能得到缓和。
以1990年世界的平均气温为基准，到21世纪末若是排放量最少的循环型社会（B1），地球气温的上升估计会是1.8℃（最可能是在1.1～2.9℃范围内）；若是排放量为中等程度的平衡型社会（A1B），估计是2.8℃（最可能是在1.7～4.4℃范围内）；若是排放量继续增加的多元化社会（A2），估计是3.4℃（最可能是在2.0～5.4℃范围内）。
IPCC的第四次评估报告还指出，如果仍然像现在这样依靠化石燃料来保持经济增长，即到21世纪末仍然是一个“化石燃料依赖型社会”（A1F1型）的话，那么世界的平均气温将会上升4.0℃（最可能是在2.4～6.4℃范围内）。
如此说来，人类只要不排放会使大气中的温室效应气体浓度再增加的气体，不是就可以遏止全球继续变暖吗？
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基础探新光学问答
作者：王鸣阳
答读者问
本刊今年9、10两期连载的“光照亮了世界”一文受到读者好评，产生了较大的反响。不少读者向编辑部反映，“希望对光有更多的了解”。本文特以“博士与学生对话”的形式针对读者提出的一些疑问作更详细的解答。这些常见的光学现象都同光的物理本质有关，显示了光的奇妙特性。
（致没有阅读过九、十两期的读者）
即使没有阅读过本刊“光照亮了世界”的读者也不难理解本文的内容。建议读者先仔细阅读各页图解的说明文字，然后再阅读对话正文。
问题1 为什么一停止照明周围就立即变得一片漆黑？
学生：读过《Newton科学世界》今年 “光照亮了世界”一文，仍然有许多关于光的疑问。比如说在夜晚，只要一关上照明灯，房间立即就变得一片漆黑。照明灯发出的光跑到哪里去了？
博士：照明灯发出的光被物体吸收掉了。光照射在物体上，或者被反射，或者透射，或者被吸收。无论是反射光还是透射光，马上又照射在其他物体上，最终全都会被物体吸收而消失。当然，也有一部分光会透过玻璃窗逃逸到室外，这逃逸到室外的光，其中又有一部分最终将逃逸到宇宙空间。
学生：光在房间内来回反射，总该在房间里留下一点“残余光”吧？
博士：光的行进速度十分惊人，一秒钟可以围绕地球七圈半。即使光在多次反射中会暂时存留过一小会儿，那也是眼睛觉察不到的一瞬间。例如，甚至镜子也不是100％地反射所有的光，总会吸收一部分光。所以，即使房间四壁都挂满镜子，也不会有光留存下来。
学生：物体吸收光之后又怎样？
博士：吸收了光的物体，温度会上升，这是因为光所具有的能量转移给了物体。夏天穿黑色衣服感到特别热，就是因为黑色衣服吸收了光（可见光）之后温度升高了的缘故。
学生：即使被吸收，光也不会完全消失吧？
博士：一切物体都会辐射具有与其温度相对应波长的电磁波（主要是红外线）。这种电磁波叫做“热辐射”。因此，物体吸收了光（可见光）之后，马上又会向周围辐射波长比较长的红外线。同可见光一样，这些红外线大部分也被周围的物体所吸收，同时也有一部分逸出室外，其中再有一部分最后逃逸到宇宙空间。
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问题2 为什么看不见经过眼前的光线？
学生：在宇宙空间看不见经过眼跟前的光线，有点不好理解（2-a）
博士：“看见”是我们的视觉，必须有光线进入眼睛，刺激眼内视网膜上的细胞，才会引起我们的这种感觉。在处于真空状态（一种没有任何物质的状态）的宇宙空间，在眼前经过的光线，横穿而过，并不进入眼睛，所以不可能被我们看见。
学生：但是，在拉上窗帘的黑暗房间却可以看见从窗帘缝隙射进来的光束，那就是从侧面看见的太阳光线。这又是为什么呢？
博士：在黑暗的房间里确实能够看见光的行进路径，这时我们看见的其实是漂浮在空气中的尘埃等粒子对照射在它们上面的光所产生的“散射”（2-b）。所谓散射，指的是作无规则分布的微小粒子将照射在它们上面的光向四面八方分散开来的一种现象。在黑暗的房间里能够看见光束，是因为尘埃粒子的散射光有一部分进入了我们的眼睛。
学生：关于散射现象，还能举出其他的常见例子吗？
博士：天上云朵和牛奶显现为白色，也属于光的散射现象。在这两个例子中，在白云的场合是漂浮在空气中的微小水滴对光产生散射，在牛奶的例子中是悬浮在水中的脂肪和蛋白质小球对光产生散射，这些散射光进入我们的眼睛，我们才感觉白云和牛奶是白色。
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自然雪花：冬之精灵
作者：唯 实
“北国风光，千里冰封，万里雪飘……”这首著名诗句所描绘的北方冬日原野是那么的妖娆迷人，而这令无数人倾倒的景色的主角就是雪花。没有雪飘，谈何冰封？那么，对冬天里漫天飞舞的雪花，我们了解多少？
“雪花是白色的，呈片状。”
请问：“为什么雪是白色的，而不是蓝色、红色或其他颜色呢？雪花的内部结构什么样？所有的雪花是否都一样呢？”诸如此类的许多问题，你都能回答出来吗？
事实上，雪花里隐藏着许许多多的自然界的奥秘，通过几代人的认真观察和努力研究，现在已经弄清楚了不少的奥秘，但仍有不少谜底有待揭开。
漫长的雪花研究史
人类研究雪花的文字记载最早可追溯至17世纪，德国著名科学家开普勒在1611年就认定雪花具有六角结构。1637年，法国著名哲学家和数学家笛卡儿在他的著作《气象学》中，记述了用肉眼观察雪花结构的结果。笛卡儿在书中写道：“在风暴云之后，接着又出现其他的风暴云，产生出非常小的玫瑰花形或轮子状，带有6个半圆形的芽，它们是透明的，而且很平，非常对称。之后，许多这样的小轮子以轴两两连接，这些轴可以认为是晶体，在它的端头有6个小的玫瑰状雪花芽……”可以说，笛卡儿完全是从几何学的角度对雪花的结构进行描述的。
17世纪中叶，显微镜出现之后，立即应用于对雪花的观察研究。英国科学家和显微镜学家列文·虎克在1665年出版的《显微术》一书中，描述了他用显微镜观察雪花的结果。虽说当时的显微镜远不如当今的好，但虎克揭示了雪花结构的复杂性和其独有的对称性，这用肉眼是无法分辨的。
随着光学显微镜放大倍数的提高，人们对雪花的研究愈来愈深入。到19世纪中叶，科学家发现，雪花的结构“寿命”很短，一落地就改变了，因而它的真实结构到底是什么样的，并没有搞清楚。波兰的雪花学家F.K.奇克林（Frances Knowlton Chickering）1864年出版的《云晶体：雪花图集》（Cloud Crystals：A Snow-Flake Album），记述了她拍摄的正在下降中的雪花图像。后人称她为观察雪花、揭示雪花奥秘的真正先驱。
威尔逊·本特利（Wilson Bentley）从十几岁就开始拍摄雪花，研究其结构，他在46年居住于农场的漫长观察研究中，用老式的玻璃照相底版共拍摄了5000多张雪花晶体照片。20世纪20年代后期，本特利与美国气象局的首席物理学家汉姆弗莱斯（Humphreys）合作，于1931年共同出版了一本有2000多张雪花照片的书—《雪晶体》（Snow Crystals）。
对雪花观察研究取得巨大进展的当属近代的两项著名研究。一项是日本物理学家中谷宇吉郎在20世纪30年代所作的关于雪花晶体结构对称性的详细研究工作。他在日本北海道大学实验室的寒冷房间里，在日本北方雪原的帐篷里，含辛茹苦20年，拍摄和研究了成千上万片雪花，于1954年出版了一本名为《自然和人造的雪花晶体》的书。另一项是现任美国加州理工学院物理系主任肯尼斯·利布雷希特（Kenneth Libbrecht）领导的实验室，对雪花进行的至今最为广泛而深入的观察研究。
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探索巨型加速器再现宇宙元素合成
作者：王鸣阳
研究元素起源的放射性同位素核束“工厂”
我们的世界是由90多种元素构成的。在这90多种元素中，从金、银到铀，这些比铁更重的重元素占总数的2/3还多。这些重元素是如何形成的至今仍不清楚。尽管已经提出过各种各样的理论来解释它们的起源，然而此前却一直无法用实验来加以验证。现在，终于有了实验设备可以检验这些理论了。这就是日本理化研究所的放射性同位素核束生成装置。这是世界上性能最好的一套放射性同位素核束生成设备。本文就来介绍科学家是如何利用它来解决元素起源这个大难题的。
超新星爆发与元素的合成
质量超过太阳质量8倍的恒星，它们在一生的临终阶段将会发生剧烈的“超新星爆发”。据认为，比铁更重的元素就是在这种超新星爆发事件中制造出来的。在发生超新星爆发时，恒星的内部有非常多的中子。根据理论分析，在这种环境下，会发生中子逐个地“注入”原子核的一系列反应，从而合成出一系列新的元素。这只不过是1秒钟内发生的事情。这种反应同生成铁以及那些比铁轻的元素的“核聚变反应”完全是两种不同的反应。
RI核束生成装置能够制造出大约4000种原子核，这其中有不少是此前未曾被确认的未知原子核。研究这些原子核，有可能查明质量超过铁元素的那些重元素是如何制造出来的。
未知原子核是解开元素合成之谜的钥匙
如前面所说，比铁更重的元素据认为是在“超新星爆发”事件中制造出来的。但是，这种理论至今并未得到实际验证。
一切物质都由原子组成。这些原子，现在被分类归入总共110种元素（见1周期表）。
元素的种类取决于构成原子核的质子的数目。例如，原子核内有2个质子的是氦元素（2），有6个质子的是碳元素。
此外，一种元素，虽然质子的数目相同，却也可以有中子数目不相同的原子核。因此，原子核的种类要比元素的种类多得多，大约有1万种。图解3给出的就是表示这些原子核的图表（核素图）。
所有的原子核可以分为两大类。一类不会随时间而变化，叫做“稳定原子核”；另一类会随时间而变化，放出射线而转变为其他原子核，这些是“不稳定原子核”（放射性同位素，英文缩写RI）。据认为，属于后一类的这些不稳定的原子核就是合成比铁更重的元素必不可少的原材料。
发生超新星爆发时，恒星的内部存在着大量的中子。据推测，处在这种环境下的原子核会逐个吸收周围的中子而变成中子数目过剩的不稳定原子核（丰中子核）（4-a）。
如此形成的丰中子核，其内部的中子经过一定时间会转变为质子。在每有一个中子转变为质子之后，原来的丰中子核就变为中子数减1而质子数增1的另一种原子核。这个过程继续进行，直至丰中子核最终变为稳定原子核，于是就出现了重元素。这条合成元素的路线被称为“r过程”（5）。据认为，在实际发生的超新星爆发事件中就进行着这种“r过程”。
RI核束生成装置能够生成总共约4000种原子核，这其中约有1000种属于未知的原子核。研究RI核束生成装置所产生的这些未知的丰中子核，则有可能检验这个“r过程”理论是否正确。
终于可以进行探索元素起源的实验了
解开比铁更重的那些重元素的起源之谜的钥匙是未知的丰中子核，RI核束生成装置是如何制造出这些未知的丰中子核呢？RI核束生成装置主要由三部分组成。第一部分从铀原子夺走电子，使它们成为铀离子，对其进行加速。第二部分是使被加速的铀核发生核分裂反应，产生出不稳定原子核（主要是丰中子核）。最后的第三部分则对所生成的丰中子核进行分析。铀是天然存在的最重的元素，铀原子核内中子所占的比例很大。因此，铀发生核分裂反应生成丰中子核的效率比较高。
通过检测所生成的丰中子核的性质，可以知道各种丰中子核是怎样通过吸收中子形成的，以及其中的中子过了多长时间才变成质子的。由所得到的结果便可以推断出比铁更重的那些重元素是如何形成的。
按照计划，RI核束生成装置的全部分析设备要到2012年才能够完全建成。已经建成的部分装置，经过试运行，现在已经成功地制造出了一种新的不稳定原子核“钯125”（质子数46，中子数79）。
为了解开元素起源之谜而建造的RI核束生成装置今后一定会取得更多的成果，我们将拭目以待。
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生活泡制腊八蒜
作者：胡 丹 赵广华
泡腊八蒜是中国北方，尤其是华北地区的一个习俗。顾名思义，腊八蒜就是在阴历腊月初八这天泡的蒜。将剥了皮的蒜瓣儿放到一个密封容器里，然后倒入醋，封上口放到低温处，至除夕启封。此时蒜瓣湛青翠绿，蒜辣醋酸香扑鼻而来，既是吃饺子的最佳佐料，又是拌凉菜的不二选择，可谓风味独特。
吃腊八蒜的风俗由来以久，北京有句老话说：“腊八粥、腊八蒜，放账的送信儿，欠债的还钱。”近年关时，各家商号要把这一年的收支计算出来，包括外欠和外债。但是中国人总讲个面子和彩头，总不能在年关杀到别人家里大喊“欠债还钱！”因为“蒜”和“算”同音，所以收债人就会泡上一些腊八蒜送人，欠债的收到了自然心照不宣：年关了，一年的债务该清算了。
但是为什么用醋泡蒜会变绿呢？这其中到底有哪些奥妙？千百年来，吃蒜的人很多，但是要明白个中道理，也还是科学发展之后的事情。
老蒜才好用
在制作腊八蒜的过程中，有些新手泡的蒜无论如何也不会变绿，这是因为蒜没有选好。
无论什么品种的大蒜，在制作腊八蒜之前都要经过一个低温储藏的“打破休眠”的过程，以使蒜“老化”。在这个老化过程中，大蒜内部发生了许多肉眼看不到的化学变化。大蒜是一个生命体，其生命活动每时每刻都在进行，每个细胞相当于一个个的小工厂，都可以生产色素而使大蒜变绿。在低温储藏的储藏过程中，工厂里某一车间的动力系统—“γ-谷氨酰转肽酶”慢慢苏醒过来，提供动力，将大蒜原料“γ-L-谷氨酰-S-脂肪族-L-半胱氨酸亚砜”在水的参与下催化生成“脂肪族-L-半胱氨酸亚砜”，它就是大蒜发生绿变所必需的前体物质。
这种物质不存在于新收的大蒜中，这就是为什么新蒜泡在醋中不变绿的原因。腊月温度低，大蒜在此温度下放置，其效果相当于低温储藏。低温放置的过程就是蒜中不断产生该物质的过程，它积累到一定量的时候就为大蒜变绿准备好了物质条件。
可是有读者就纳闷儿了：我怎么知道买来的大蒜有没有打破休眠，它们的外表并没有区别啊？这里介绍一个简单的方法：取两三瓣蒜捣碎，放在避光处24小时，若绿变，说明此蒜已打破休眠。
醋的作用
选好了蒜，我们要开始选醋。泡蒜为什么选醋，而不选酒和水，或者别种常见的溶剂？
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自然全球变暖植物也遭殃
作者：史 军
全球变暖带来一系列的异常和灾变，有些短期内即可显现，如气象灾害；有些则产生较深远的影响，潜移默化地改变着人类已经适应了的生存环境。让我们看看气候变暖会对植物以及生态系统带来怎样的影响。
在生物演化的过程中，地球上不同物种之间建立起了精密的组织结构，整个生物圈就如同一座庞大的金字塔，构成丰富多彩的生物世界。千姿百态的植物就是这座金字塔的基石，因为除了少数的化能合成细菌外，几乎所有的动物和微生物都直接或间接将植物作为食物来源，这些绿色的能量工厂是地球生物圈活力的源泉。有资料表明，地球历史上的历次生物大灭绝事件都与植物类群的演化和消亡有关。可以毫不夸张地说，是植物在支撑着生命世界。然而，今天的全球变暖正在撼动这些生命金字塔的基石。
春天在抢跑
在漫漫寒冬之时，或许人们都希望春天早点儿到来，希望百花早日盛开，希望蝴蝶早点儿在花丛翩翩起舞，希望小鸟早点儿在枝头歌唱。如今，越来越多的植物开花物候资料表明春天确实提前了。在日本，樱花的花期比20年前提前了5.5天；在美国西南部沙漠地带，灌木的花期比100年前提前了大约20～40天。然而，在这个提前到来的春天里，风景真的会很美吗？
在阳光明媚的“早春”，春风早早地叫醒了地球上最后一株腊梅。枝头的花朵尽最大的努力让自己的黄色外衣更醒目一点儿，它们还铆足劲儿放出丝丝香气。然而，这些从祖辈继承下来，用于吸引蜜蜂传粉的招牌似乎不再像以往那么有效了—天空中和花丛中都寂静无声。当花瓣带着遗憾再次化为春泥时，睡醒的最后一群蜜蜂终于出现了。它们依然像祖辈那样在田野中寻觅可口的花粉和甘甜的花蜜，可一切都晚了，等待它们的只有枝头萎蔫的花朵和地上凋零的花瓣。结局可想而知，腊梅和蜜蜂就像爱情悲剧里的男女主角，感情至深却不能相见，终于双双郁郁而终。上面的故事似乎让人觉得有些不可思议。因为我们还能看到，枝头有蜜蜂在寻觅，花丛中有蝴蝶在飞舞。但是随着地球持续变暖，上述的“爱情悲剧”正在或者将要发生在一个提前到来的春天里。
腊梅隶属的被子植物是当今世界上最庞大的植物类群，也是现今地球植被的主要组成成分。从矮小的蒲公英到高大的白杨树，从纺织用的棉花到供食用的苹果、桃子都属于被子植物的范畴。它们的共同特征是具有由雌蕊和雄蕊构成的繁殖系统。人们熟知的开花结果正是被子植物的繁殖过程。对绝大多数被子植物而言，从开花到结果，需要将花粉从雄蕊的花药中搬运到雌蕊的柱头上，这个过程就是传粉。有些植物选择了风或水作为花粉的运载工具，而绝大多数被子植物选择了利用动物（特别是昆虫）来运输花粉。作为搬运工的动物（传粉者）在这个过程中可以吃到花粉或者花蜜。在数千万年的演化中，被子植物和传粉者建立起了密切的合作关系，花朵和传粉者总是在特定的时间同时出现，互惠互利。然而，全球变暖正使这种关系变得越来越脆弱。
人们常说，“早起的鸟儿有虫吃”，并教导后代以勤为勉。对花朵来说，早日开放却未必是件好事。如果花期提前，文章开头的那个故事就会上演，接着是没有授粉，也就没有结果，当然也就没有后代。这样一来，植物种群就会慢慢消亡，而它们的传粉者也会因为没有食物而从地球上消失。最终给我们留下一个寂静的春天。
植物的花期和传粉者的活动期完全分离，看似有些极端。这样的事情确实只会发生在那些由专一的传粉者传粉的植物和以单一植物为食的传粉者身上。由于传粉和食物来源的单一性，全球变暖引起的花期物候变化对这些“情感专一”的动植物的影响往往是致命的。其实，很多传粉者都是以多种花作为食物来源的。即便如此，这些传粉者的日子也不好过，它们可能吃了上顿没下顿。传粉者采食的几种植物的花期原本可以相互衔接，由于气候变暖，这些植物的花期会发生错位。对传粉者来说，本来连续的食品供应很可能会出现断档。同时，由于花期的提前，在传粉者活动的末期，还会出现无花可采的危险局面。在一个变暖了的春天里，如何吃饱饭竟成为传粉者面前的头等难题。
随着全球变暖趋势加剧，春天进一步提前，这种植物花期和传粉者活动期分离的问题将进一步加剧。科学家通过数据模型预测，在今后的50年里，气温每升高1℃，植物开花期就将提前4天。这样情况持续下去的话，会导致17%～50%的传粉者失去生存所需的食物来源，这些传粉昆虫的活动周期也将缩短一半，最终会导致那些“无虫问津”的花朵和“缺吃少喝”的昆虫永远从地球上消失。然而悲剧故事还远远没有结束。就像多米诺骨牌一样，随着昆虫的消亡，以它们为食的鸟类和其他小型动物也将面临食物短缺的危机，并最终走上不归路。这样会进一步影响到大型肉食动物，整个生态系统都可能因为食物链的断裂在短时间内轰然倒下。
火爆的夏天
太阳光是整个植物界，乃至整个生命世界的能量来源。亿万年来，所有植物都在阳光下享受宁静的生活。然而，太阳光这个巨大的能量宝库现在正面临着有可能被植物废弃的危险。
一提到光合作用，人们脑海中首先反映出的可能是森林和农田。其实，在地球上还有很多不起眼的光合作用工厂在发挥着巨大的作用，生物土壤外壳就是其中之一。这是由蓝藻、地衣和苔藓组成的，覆盖于土壤表面的复合结构。在陆地上几乎所有生命存在的地区都有它的身影。生物土壤外壳对于固定水分和土壤具有极其重要的作用。然而随着气温的节节攀升，这些“光合工厂”都出现了消极怠工的现象。通过对美国西部沙漠中实验样地进行监测发现，在气温异常升高的2000年，生物土壤年外壳的光合作用总量（以一个生长季内，植物体干重增量计算）下降了56%。光合作用总量的下降提高了生物土壤外壳的死亡率。更令人担心的是，生物土壤外壳是很多干旱地区的惟一植被。如果这些地区的生物土壤外壳消失的话，人们将面对更多的沙漠和沙尘暴。
那么，为什么气温升高会影响到光合作用产量呢？我们知道，植物中的叶绿体可以将太阳能转化为化学能储存在碳水化合物中。但并不是太阳光中的所有能量都可以被植物利用。我们平日所见的太阳光实际上是一种由不同波长的光线组成的复合光，包括了红外线、可见光以及紫外线。绝大多数植物只能利用可见中的红光和蓝紫光。阳光中的紫外线不仅不能被植物利用，还会降低光能转化中心—叶绿素的活性，从而扰乱正常光合作用的进行。因此，在植物体内还存在一些类胡萝卜色素，它们可以通过自身的降解来减轻紫外线对叶绿素的危害。在正常的温度和水分条件下，植物可以依靠这些保护色素抵御紫外线的侵害。但是在温度升高时，叶片中类胡萝卜色素的活性和含量就会大大降低。这时的植物会束手无策，只能听凭紫外线去大闹“光合工厂”了。这样一来，所有工厂的产出自然会大打折扣了。
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技术低噪音超音速客机
作者：白玉林
超音速飞机虽然速度快，但一直未能克服噪音扰民问题。曾有特别规定：协和式客机只能在海面上进行超音速飞行。最新研制的下一代超音速客机，上下两片机翼成功抵消了飞行时的冲击波，能安静地进行超音速飞行。
最近，由日本东北大学流体科学研究所大林茂教授领导的项目组发表了他们研制的下一代超音速客机MISORA的机体设计方案。这种飞机具有上下两片机翼，称为“双叶”，飞机机体被双叶形机翼夹在中间，据说，这种结构可以显著减轻困扰超音速客机的巨大噪音问题，实现安静的航行。载客百人的MISORA超音速客机，从东京飞到纽约只需要6小时。
众所周知，当飞机的飞行速度超过音速（每秒340米）时，飞行阻力会急剧增加，并产生冲击波（参见1）。因此，一般的超音速客机都配备了强力的发动机，并需消耗大量燃料。且飞机机体越大，速度越高，产生的冲击波就会越强。
飞机超音速飞行时，在空中产生的冲击波，如果到达地面，就会引起“砰砰”两次巨响，即所谓的音爆现象。比如，一直飞行到2003年的‘协和式’超音速客机，在其航路周围100公里左右的范围内，都可以听到这种类似雷声的音爆声。当时曾特别规定，协和式客机的超音速飞行，只能在海面上进行。
现在研制的MISORA客机，在进行超音速飞行时，尽管也会产生冲击波，但是由于它是产生于两片机翼的内侧，几乎被相互抵消（参见2）。且通常机翼的下面配备的多台发动机，被两片双叶形机翼夹在中间，客舱座席等机身部分置于机翼的上面。机翼的中央部分构成了机体，称为“全翼机”，其音爆现象可以降低到普通超音速客机噪音的25％左右。MISORA超音速客机的音爆现象大约只会达到“空空”那样的敲击声的程度。不必担心噪音扰民，在陆地上空进行超音速飞行就成为了可能。日本东北大学的大林教授项目组提议，将采用日本宇航研发机构正在开发的超音速飞机专用发动机研制这种低噪音的中型超音速实验客机，并进行实际飞行实验。
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专栏蛋白质是这样制造出来的
图解“中心法则”
“蛋白质的形状是由DNA的信息决定的”。弗朗西斯·克里克博士在1958年提出的这个观念被称为“中心法则”。这个观念从提出到今天已经过去了50年，至今仍然是生物学的一个基本原理。本文以图解方式来解释这个原理，并扼要介绍具有各种各样形状的蛋白质是如何按照DNA的信息制造出来的。
DNA被复制，进入新的细胞（1～3）
子代同亲代相似，这是因为子代同样能够制造出构成亲代的那些蛋白质。所以能够如此，是由于子代细胞的“核”内有来自亲代的“DNA”（脱氧核糖核酸）。
DNA就像是子代从亲代继承下来的一本设计手册。手册中记载着每一种蛋白质应该具有的形状。不过，记载所使用的文字既不是英文，也不是中文，而是一种叫做“碱基”的化学物质“字母”。英文有从“A”到“Z”共26个不同的字母，而这种碱基“字母”却总共只有4种，即A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）和C（胞嘧啶）。
许多这样的碱基排列成链状，这就是DNA。两条这样的链并合在一起相互缠绕，形成一种“双螺旋”结构。
构成我们身体的细胞从原则上说全都具有一样的DNA。当一个细胞分裂为两个细胞时，原来的DNA就被正确复制。
被复制的DNA，先是双螺旋被拆解开来（1）。然后，拆开来的两条单链各自添加上DNA材料，变成两个双螺旋（2，3）。完成复制的DNA从原来的细胞进入到新的细胞，于是从亲代传递给子代。
DNA被“禁锢”在细胞内，必须先复制为RNA（4～6）
蛋白质是在细胞核的外面制造出来的，但是记载着制造蛋白质方法的DNA却隐藏在细胞核内，无法被携带到细胞核外。这就好像管理严格的图书馆禁止把图书携带出馆外。
细胞解决这个问题的办法是先把DNA上记载的信息加以复制，然后把复制品带到细胞核外。复制了DNA信息的这种物质叫做“RNA”（核糖核酸），而通过复制DNA合成RNA的这个过程在生物学上叫做“转录”。
RNA是与DNA非常相似的一种化学物质。DNA有4种碱基A、T、G、C、RNA也有4种碱基，不过DNA中的碱基T在RNA中换成了U（尿嘧啶），其他3种碱基则不变。
记载在DNA上的包含了信息的一组碱基“字母”叫做“基因”。人体的DNA上记载有大约25000个基因。到底应该复制DNA上的哪些基因，这取决于各个细胞所处的状态。
复制时所用到的复制机器是“RNA聚合酶”，它是由19个以上的蛋白质聚合在一起的特殊物质。这种RNA聚合酶在其他蛋白质的帮助下同要复制的基因的前端结合（4）。此后，DNA的双螺旋被拆解开，制造出复制有DNA“字母”信息（碱基排列）的RNA（5）。在如此形成的RNA的前端有一个识别标记（6）。
RNA还需经过“编辑”，才能转运至细胞核外（7～11）
作为DNA的复制品的RNA现在尚不能被转运到细胞核的外面，在转运之前还必须对它进行必要的“编辑”处理。
原来，在DNA所携带的信息（基因）中，除了有制造蛋白质的信息，也还有不少没有意义的无用信息。因而，在复制DNA所得到的RNA上也带有那些无用的信息。这些无用的信息叫做“内含子”。
在把RNA用作蛋白质的设计图之前，还需要除去这些无用的内含子，只留下有意义的部分（“外显子”）。这种处理非常像在复制录像带时剪裁掉录像带上的无用部分，只留下所需的图像，再将它们衔接起来。
这种编辑处理叫做“RNA剪接”。负责这种剪接的，是一种由6个部件所组成的叫做“剪接体”的物质。
剪接体6个部件中的两个部件先与RNA上的内含子的开始端和终止端结合（7），然后其余的部件聚集过来，把内含子收拢成一个绳套的样子（8）。最后，剪接体再把内含子从RNA上剪切下来（9）。
这剪接后的RNA再与叫做“出核蛋白”的一种蛋白质结合，就像取得一张检验合格证（10）。有了出核蛋白这张通行证，经过编辑的这种RNA才允许作为成品被转运到细胞核外的细胞质中（11）。
按照RNA的密码将氨基酸连接起来（12～14）
转移到核外的RNA（信使RNA）与作为蛋白质合成工厂的“核糖体”结合（12）。合成蛋白质所使用的氨基酸材料或者来自我们吃进的食物，或者是我们身体自身合成的氨基酸。
蛋白质的形状取决于20种氨基酸“按照怎样的顺序排列”，而决定氨基酸的排列顺序的则是RNA所携带的信息。把RNA所携带的信息转换为氨基酸排列顺序的这个过程，在生物学上叫做“翻译”。
把RNA的信息转换为氨基酸的排列顺序并不像说起来这样简单。我们知道，RNA上的碱基有4种，而氨基酸也有20种。这种转换就像是要把使用从1到4的四个数字编写的密码解读为用20种氨基酸“字母”书写的文本。
早在上世纪60年代，科学家就已经通过研究搞清楚了生物体内解读RNA所携带的信息所使用的方法。原来，信使RNA上每三个碱基“字母”排列组成一个密码，每一个这样的密码都对应着一个氨基酸，而且不同的密码对应着不同的特定氨基酸。把这种对应关系用表列出，就是所谓的“遗传密码表”。
把密码同氨基酸实际联系起来，靠的是一种叫做“转移RNA”（tRNA）的分子。这种转移RNA的分子有两个部分，一个是与氨基酸结合的部分，另一个是与信使RNA上的三碱基“字母”（密码子）结合的部分。
转移RNA在与特定的氨基酸结合以后会向核糖体移动，在那里再与信使RNA上的一个密码子结合（13）。随着核糖体在沿着信使RNA移动位置，转移RNA就按照密码子所指定的顺序逐个搬来氨基酸，把它们像串珠那样连接起来（14）。
正确折叠，完成蛋白质合成（15～17）
合成蛋白质，只是将氨基酸按照正确顺序连接起来并不能算大功告成，此后还必须将氨基酸链折叠成适合于蛋白质功能的正确形状。
细胞内就有帮助把尚为完成的蛋白质折叠成正确形状的装置，这就是叫做“分子伴侣蛋白”的一类物质。例如“HSP70”和“HSP60”就是两种典型的伴侣蛋白。
HSP70能够与正在核糖体内合成的蛋白质结合。这种结合可以防止正在合成中的蛋白质在正确折叠之前与其他蛋白质结合而形成凝块（15）。
HSP60的作用则是使正在合成的蛋白质在折叠失败时有“更正”的机会。HSP60的样子像一个大圆桶，它会把未能正确折叠的蛋白质收容在自己内部，使之重新折叠（16）。因此，尽管折叠失败的蛋白质数量不少，但它们绝大多数都有机会重新进行折叠而最终获得正确的形状。
即使如此，最后总会有少数蛋白质仍然没有能够折叠成正确的形状。这些可以说是废品的蛋白质将被搬运到一种叫做“蛋白酶体”的蛋白质上，像碎纸机破碎文件那样被打碎，降解为氨基酸（17）。正是这样一种质量保证机制保证了完成合成的蛋白质全都具有正确的折叠形状。
在我们体内的细胞中，每天都在进行着以上介绍的这种合成蛋白质的过程。在合成的每一步都有一种特定的装置完成特定的任务，以这种方式保障着我们的生命。
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探索世界记录是怎样创造出来的
100米短跑、马拉松和游泳比赛中的运动科学
4年一度的国际体育盛会，第29届奥运会于2008年8月8日在北京开幕。全世界人民都以急切的心情期待着世界顶尖级运动员在这次运动会上创造出新的成绩。Newton编辑部特意请来几位运动学家介绍在100米短跑、马拉松长跑和游泳竞赛等项目上进行科学研究所取得的最新理论成果。可以肯定的是，运动科学对于运动员在各项比赛中创造出新的世界纪录是一个不容忽视的重要因素。有了这些运动科学的知识，我们在观看奥运会比赛时就会多一个欣赏视角，从而获得更多的乐趣。
自然“许昌人”又有新发现
作者：李占扬
2007年12月17日，灵井遗址发现了距今8万～10万年的人类头盖骨化石，在国内外引起广泛关注，被评为2007年度全国十大考古新发现之一。2008年3～5月，河南省文物考古研究所灵井考古队，对上年度曾出土人类头盖骨的9号探方东隔梁进行发掘清理，发掘面积约10平方米，目标是寻找头骨化石的缺失部分，发掘结果又出土一批重要的人类头骨化石断块。另外，2008年度的考古活动中，在出土头盖骨层位以上的上文化层（距今约1万～3万年）的堆积物中，还发现了300多件典型的细石器。
头骨化石的新发现
2007年在发掘9号探方时，于探方以东和4号探方相邻处留有南北长7米、东西宽2米的隔梁，作为转土和行人之用。2007年12月出土的头盖骨断块，分布在9号探方近两平方米的范围之内，其中，最近的头盖骨断块东距这处隔梁仅有十几厘米，有的动物化石在去年发掘结束时仍暴露在探方东壁的隔梁上，隔梁未发掘的地层埋藏人类化石的可能性较大，因此，发掘隔梁已成为下一步工作的重点。但是，2007年的16块头盖骨化石出土后，已是天寒地冻，发掘工作不得不被迫停下。为防止未发掘的地层遭冰冻的侵害，考古队将隔梁和已发掘的9号探方进行适当防冻处理后，便依依不舍地结束了2007年度的考古发掘。
2008年开春后，按照省文物局的部署，考古队立即投入了新的发掘工作。令人欣喜的是，在4月28、29两天里，又出土一批头盖骨化石。化石包括额骨、颞骨外耳孔部、枕骨、顶骨等共计12块。至此，9号探方已出土头盖骨断块28块（其中2007年12月17日出土16块）。头盖骨断块的出土位置同去年相距较近，且不见重复现象，可能来自同一个体，但也不排除少数断块为另一个体的可能性。这批化石的发现，使“许昌人”头骨更为完整，并为下一步复原和研究提供了必要的前提条件。
和头骨断块同一层出土的，还有大量的动物化石和石器。令发掘者惊奇的是，在头骨断块的附近，发现一件长18厘米、直径5.5厘米的石锤。石锤为灰色的石英岩质，表面光滑，它的出现，不能不使人联想到头骨的破碎原因。以往曾提到，头骨化石断块的断裂处曾有清晰可见的打击痕迹，说明头骨破碎不是在埋藏过程中形成的，而是在埋藏前即已被打碎了的。那么，头骨破碎是否和这件新发现的石锤有着直接的联系呢？对此还没有准确的答案。但是，发掘中的如此巧合，已引起研究者的兴趣，古人是出于什么样的动机而为之呢？有关人类行为信息在发掘和整理的各个环节，已引起考古工作者的密切注意。
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生活微波炉为何能加热食物
作者：翻译：王鸣阳
微波炉是利用“微波”来加热食品的一种加热设备。微波是无线电波的一种，波长从1毫米到1米不等。微波炉所用的微波，波长约为12.2厘米。
不仅微波炉使用微波，在移动电话等通讯设备中所使用的无线电波也是微波。
事实上，微波与光（可见光）和红外线一样，都属于“电磁波”。利用属于无线电波的微波进行照射来加热物体，乍听起来好像有些稀奇，其实，这同太阳灶（如太阳能热水器）和红外线灶（如红外线取暖器）的加热原理是一样的。
驱动分子转动来加热食品。简单说来，电磁波就是行进中的“不停作强弱变化的电场的振动”。而微波会不会从微波炉门的观察窗泄漏出来？微波为什么能够渗进食品的内部？为什么有时会加热不均匀？
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专栏动物组织培养先驱
作者：翻译：焦健
由于各种原因，美国生物学家罗斯·哈里森没能拿到诺贝尔奖。但是，他成功地在体外培养出了蛙胚胎的脊髓管，由他的这项研究开创的组织培养法及后来病毒疫苗的研制，使医学向前迈进了一大步。1870年，罗斯·哈里森出生于美国东部宾夕法尼亚州的日耳曼敦。他在兄弟中排行老二。母亲在他年幼时就死于癌症，他的父亲是名技师，常驻俄罗斯。哈里森基本上是跟着婶娘在日耳曼敦乡间长大的，多彩的大自然刺激着他的每一根神经，培养了他对自然科学的浓厚兴趣。
1886年，16岁的哈里森进入美国东部马里兰州的约翰斯·霍普金斯大学。读大学时，他成绩优异，对拉丁语、希腊语、数学、生物、化学都非常感兴趣。为了能读懂拉丁语、希腊语的古典文学，他经常会泡在大学图书馆里。学习拉丁语和希腊语并没有影响其他课程的学习。哈里森只用了3年时间就完成了大学学业。
在父亲的建议下，哈里森于1889年进入研究生院，进一步学习生物学和数学。1890年，经教授推荐，他作为助手加入了针对牡蛎胚胎的研究项目组，这成为他进入胚胎学研究的转折点。
1892～1898年，哈里森在位于德国中西部城市波恩的波恩大学学习医学。其间，他于1894年仅用了一年时间就获得了约翰斯·霍普金斯大学的博士学位。1893年，他在波恩邂逅了后来成了他妻子的伊达·兰格，这位女士从瑞士学校毕业，会说英语、德语、意大利语和法语，而哈里森会讲英语、德语和拉丁语，两人一见倾心，用英语、德语日常交流。征得双方父亲同意后，1896年哈里森与伊达在德国北部城市汉堡成婚。完婚3年后，哈里森在波恩大学取得了医学学位。
1895年，哈里森获得了霍普金斯大学的学位，也成了该大学的讲师。1899年，他成为副教授。也就是说，在1895年，哈里森既是霍普金斯大学的讲师，又是波恩大学的学生。那个年代还没有飞机，他只能靠船往返于大西洋两岸，来扮演这两种角色。他非常勤奋，又治学严谨。早出晚归，因此不能照顾孩子们。他和伊达的5个孩子，主要由妻子伊达照顾。
在霍普金斯大学工作的约10年间，他写了20篇优秀论文，同事们都很赞赏和尊敬他。
1906年，哈里森在霍普金斯大学任副教授，开始研究使他名垂青史的神经纤维（轴索）。那一年，他只有36岁。
神经细胞（neuron）里有“从脑中枢向肌肉、腺体传达命令”的运动神经细胞和“从感觉器官向中枢系统传输刺激”的感觉神经细胞。运动神经细胞，或者运动神经细胞与感觉神经细胞之间结成神经纤维，我们体内布满了神经纤维构成的传输网络。哈里森想搞明白的就是那些传输网是怎样分布的。
他从蛙胚胎中切下长约1毫米的脊髓管，然后将脊髓管放在玻璃盖片下蛙的新鲜淋巴液中培养。淋巴液是淋巴管中透明、呈淡黄色的弱碱性液体，为了防止它们蒸发，哈里森用蜡纸覆盖住玻璃盖片，并使用高精度显微镜，观察脊髓管的变化。
在1～4周的时间内，组织就生长出来。令人吃惊的是，脊髓管的神经细胞竟然长出了神经纤维。它的前端像变形虫似地在蠕动，在25分钟的时间内，约长了25微米，也就是说，平均每分钟长1微米。
从这项研究，我们观察到了神经纤维的由来。哈里森拍摄的照片和他使用过的实验器材至今仍在霍普金斯医院的展示大厅内展览。
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专栏眼见不一定为实
作者：申振钰
在日常生活中和媒体上常听到的一种说法叫“眼见为实，耳听为虚”，这句话在许多情况下是正确的，因为一切认识源于实践。但是眼睛的功能是有限的。眼睛看东西时，也会受到一定的条件的限制：第一，眼睛只能接受可见光，它所能感受的光谱范围极为有限；第二，眼睛只能接受直线传播的光线；第三，外在光线要一定的亮度，否则在视网膜上不会成像，如果亮度不够，也不会产生视觉感；第四，眼睛观察的时空也是有限的，在极短时间范围内，眼睛的视觉是无法达到和反映遥远之处以及物体的细微末节。因此，我们的眼睛常常会出现观察错误，看到假象和虚幻的事物等，从而使我们受到“眼见为实”的欺骗，甚至给人们带来麻烦和痛苦，这样的事例不胜枚举。特别是在观察、检验涉及科学范围的事实时，应该特别小心。上世纪70年代末，风靡于中国大地的人体特异功能热，靠一个“眼见为实”的包装流行30年之久，至今仍然被一些人追捧。很多人在心里期盼着它会“导致一次科学革命，产生人类认识客观世界的一次飞跃。如果搞得好，这场革命可能在21世纪就会到来”，就像《现代人体特异功能》一书的编者奎内斯所说的：“人体特异功能将会给世界的人们带来福音。”
笔者自1979年开始，跟随着人体特异功能的传播浪潮，观察了许多表演，参与了许多观察实验，并调查了国内外的许多案例。直到上世纪末，还在参加人体特异功能研究者所设计的一些实验检验的试样讨论。对于人体特异功能是否存在，还是有一点发言权的。现将笔者所观看的特异功能的部分表演和伪气功（人体特异功能变种）的案例作一些披露，并从科学方法上进行一些分析，也许会对人们起到一些启迪作用。
1979年3月11日的《四川日报》刊发了一则消息，报道大足县发现一个能用耳朵辨色认字的儿童。这就是人体特异功能宣传的起点。此报道一经传出，在不到1个月的时间里，全国29个省市都转发了这一消息。随后，各地不断地涌现出“特异功能”儿童。他们的“特异功能”包罗万象，有的能用耳朵认字、辨色，有的能遥视、探宝、侦破、断案，有的能意念改变物质结构、改变生物习性、焊接金属，进行思维传感（你想什么，我知道什么），预知未发生的事情。特别有诱惑力的是“特异功能”治病。不仅如此，见神、见鬼、灵魂出窍等都可以成为“特异功能”人的本领。一时间，在全国范围内，这类特异功能人的表演举目皆是，每一天都有“特异功能”的新项目见诸报端，这种状况在中国大约持续了4年之久。为了弄清真相，1981年国家科委成立了“人体特异功能问题调查研究联络组”，办公地点设在中国自然辩证法研究会。我作为研究会的一名研究人员，负责这个联络组的工作。这个联络组成立的初衷是：第一，编辑《人体特异功能问题调查研究资料》；第二，对特异功能人进行调查和测试；第三，处理群众来信。这个联络组成立之初，上海的社会学家邓伟志同志做了许多工作，特别是做了许多考察特异功能人的工作，并且将许多考察报告发表在上海的《文汇报》上。
他回上海后，笔者作为这个联络组的负责人，除了完成联络组的工作任务，也出于个人好奇，观看了许多表演，参与了北京师范学院（现首都师范大学）物理系一些科研人员所作的观察实验。把这些近27年前的观察再拿出来与读者分享，其目的不仅是告诉读者一个事实，更重要的是想探讨一个思维方法，“眼见不一定为实”。
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技术圣火不熄的背后
作者：李珊珊
祥云火炬能吹灭吗？
2008年的北京奥运会中，用于圣火传递的祥云火炬其实分两种，普通传递所用的祥云火炬和用于珠峰登顶的火炬完全不同，但两者都用到了本来用在航天领域的高科技。
研制地面传递的祥云火炬，需要首先确定燃料，研制团队最终选定液体“丙烷”作为火炬燃料。这是因为，丙烷燃烧后主要产生水蒸气和二氧化碳，不会对环境造成污染，而且它能适应的温度范围非常广，-20℃～40℃的范围内，丙烷都能正常燃烧。更重要的是，丙烷燃烧产生的火焰为亮黄色，火炬手跑动时，飘动的火焰在不同颜色的背景下都比较醒目，完全满足拍摄要求。
燃料确定后，新问题随之而来：由于祥云火炬的外形是一个略带弯曲的弧状，而火炬内部的燃烧装置只能做成规则的直筒，这样一来就只能通过缩短内部装置长度的办法来适应外部的弯曲形状。然而，内部燃烧装置被缩短之后，火炬的燃烧时间也随之大大缩短，根本无法满足奥组委关于火炬燃烧时间不能低于15分钟的技术要求。
那么，面对火炬燃烧系统与外形的矛盾问题，研制人员们将怎样解决呢？
火炬研发人员经过多轮试验，最终利用燃料瓶和连接管路的变形，使火炬燃烧系统与外形匹配，满足了燃烧时间的要求。
火炬燃烧时间的问题解决了，如何使祥云火炬能够对抗恶劣的风雨天气，就是接下来必须面对的难题了。
火炬是如何登顶珠峰的？液体火炬在低温、低压、高寒、大风的条件下，如何保持燃烧的状态？
而奥运主火炬场如何烧得“饱满飘逸”？科学世界第十期将为你揭秘火炬燃烧的前前后后。
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技术超导飞轮电能储存系统
作者：翻译：王鸣阳
近年来，太阳能发电和风力发电等技术正不断进步、普及，但它们的发电量都容易被日照时间或气候所左右。发电量较多时，如果能把一时用不了的电能储存起来，就能提供更稳定的电力供应了。
日本东海铁路客运公司，依靠新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的技术，正在研制一种超导飞轮电能储存系统。它的基本原理是利用电能使浮动着的铁块（飞轮）迅速旋转起来，从而把电能转变为动能储藏起来，以便在电力机车加速时使用。
首先，利用电力让一个被称为“飞轮”的大圆盘高速旋转起来，从而把电能转换为动能。然后要尽量克服摩擦阻力，使飞轮继续维持高速旋转。当需要再变回电能时，可以利用这种储存着的动能去带动发电机旋转发电，从而再次获得电能。
飞轮直径越大、质量越大且转速越快，就越能储存更多能量。因此，在研制样机中使用的钢制飞轮，重达26吨。
而且，由于利用了超导电磁铁产生的强大磁场，使飞轮可以悬浮在空中进行高速旋转，因此，几乎没有摩擦阻力产生。而传统采用“机械式轴承”维持飞轮旋转的方法，由于轴承旋转时会因机械摩擦产生很多热量，需要配备大规模设备进行散热。与此相反，本系统利用超导原理生成的“磁浮轴承”承载着飞轮旋转，几乎没有机械摩擦产生的热量，只需配备能保证超导低温状态的小型冷冻机，即能维持飞轮的长期高速旋转了。
开发中的电能储存系统，不仅可以用于太阳能发电和风力发电设备，还会在各个不同领域发挥用途，比如，医院停电时可作为辅助电源使用，铁路电力机车加速时可作为电源使用等等。
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生活胶原是什么物质
作者：翻译：马杰
胶原”这个词经常出现在有关美容的话题中。在我们皮肤的真皮层中含有很多胶原，它们使肌肤有弹性。皮肤老化以后，胶原的合成量就会减少，这是皮肤皱纹增加的原因之一。
日本国立健康及营养研究所研究胶原的石见佳子博士说，有的化妆品含有胶原，但它们是不会被皮肤直接吸收的，这些涂在皮肤上的胶原最多有保湿的效果。
胶原约占人体蛋白质的30%
胶原是蛋白质的一种。人体中有10万种蛋白质，其中，胶原的量最多，它占人体的蛋白质总量的30%左右。胶原是填补在细胞与细胞之间的成分（细胞外基质）的主要构成物。胶原的分子是像丝一样的构造，许多胶原蛋白分子集合在一起就形成胶原纤维，这些纤维支撑着人体的各种组织。此外，胶原还具有帮助细胞增殖的功能……
如何分离得到明胶？胶原类保健食品的主要原料是怎么得来的？
摄入胶原对肌肉、骨骼、关节有什么好处吗？
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专栏“四大发明”活现北京奥运会开幕式
作者：王渝生
对于中国传统科技文明，西方最为推崇的是“三大发明”或“四大发明”。
早在近400年前，17世纪英国学者弗朗西斯·培根（Francis Bacon,1561～1626）在其名著《新工具》（1620）中写到：“发明的力量、效能和后果，是会充分看得到的，这从古人所不知且来源不明的俨然是较近的三项发明中表现得再明显不过了，这就是印刷术、火药和磁针。因为这三项发明已经改变了整个世界的面貌和事物的状态。第一项发明表现在学术方面，第二项在战争方面，第三项在航海方面，从这里又引起无数的变化，以致任何帝国、任何教派、任何名人对人类事务方面似乎都不及这些机械发明更有力量和影响。”
培根这里谈到印刷术、火药和指南针三项发明，实际上还应包括造纸术，因为印刷离不开纸，而造纸术传入欧洲时间较早（12世纪）。
19世纪时，马克思（Karl Marx,1818～1883）在《机器，自然力和科学的应用》（1863）中进一步指出：“火药、指南针、印刷术—这是预告资产阶段社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”
在这里，马克思是从科学复兴、宗教改革和资产阶级革命的角度高度评价了中国的火药、指南针和印刷术的发明。
到了20世纪，英国科学史家贝尔纳（J.D.Bernal）为其《历史上的科学》（1954）中文译本写的序（1959）中说道：“中国许多世纪以来，一直是人类文明和科学的巨大中心之一。已经可以看出，在西方文艺复兴时期从希腊的抽象数理科学转变为近代机械的、物理的科学的过程中，中国在技术上的贡献—指南针、火药、纸和印刷术—曾起了作用，而且也许是有决定意义的作用。我确信，中国过去对技术的这样伟大贡献，将为其将来的贡献所超过。”
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专栏太空中如何行走
作者：唐云江
人类进入太空，不能总待在太空舱或者飞船里，总要出舱活动活动，有些工作是在舱内做不了的。试想，搭建国际空间站、修复哈勃太空望远镜等，不出舱怎么进行？
不要以为太空行走是航天员在太空散步，与地面不一样的是，因为失重，宇航员的行走其实就是飘在空中，最多是抓扶着一些抓手移动。在舱内还有生命保障系统，舱外就不那么简单了。在太空中，舱外的环境十分险恶，说白了就是，那里不是人待的地方。
太空中一是没有空气，人不仅不能呼吸，而且由于真空状态压力极低，人体还会极度膨胀，出现“沸腾”或“爆炸”；二是温差极大，向阳面热死，背阴面冻死；三是辐射太强，高能射线贯穿人体，大量损坏人体分子结构，特别是DNA；再者就是太空垃圾或碎块会像炮弹一样轰击人体。面对这样恶劣的环境，谁简单出舱都是死路一条。
人类发挥了聪明才智，穿一件航天服就可以免除危险。航天服可是价值不菲，它本身就是一个生命保障系统。最初的舱外航天服多采用“脐带”式，航天员出舱时像刚出生的婴儿一样，通过一根类似“脐带”的绳索与载人航天器相连接。这条“脐带”有两个作用，一是提供生命保障功能，航天员在舱外所需要的氧气、压力、冷却物质、电源和通信等都是通过“脐带”由“母”载人航天器提供的；二是起保险作用，防止航天员飘离载人航天器太远而回不来。
“脐带”不小心会缠绕在一起，给航天员带来安全隐患。后来发展出“自主”式，即航天员太空行走时不系“脐带”，而是使用外形像一个大背包的便携式生命保障系统，即航天员在太空行走时除了身穿舱外航天服外，还要背上这种提供氧气、温度、湿度等的大背包。“自主”式常常也要系一根安全绳。
为了行动方便，开发出火箭座椅，即所谓“太空摩托”，简单地说就是航天员身背一个可以控制的小火箭在太空自由飞行。机动装置是航天员出舱时的交通工具，可使航天员活动范围最大可达近百米，因此，目前的太空行走大多采用这种方式。
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