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封面故事 COVER STORY
RNA:掌控生命后台
我们基因组的绝大部分区域都会转录出RNA,但其中只有极少部分用于编码蛋白质。近几十年的研究表明,那些不编码蛋白质的RNA并非无用。它们不仅数量和种类繁多,而且会以各种惊人的方式调控我们的生理活动。如今,科学家正基于这些研究开发新的药物。
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化学 CHEMISTRY
超重元素:突破元素周期律
对于元素周期表,我们熟知的规则是位置决定命运。然而,周期表右下角的元素却很反常,吸引了许多科学家的兴趣。它们属于超重元素,寿命很短,只能在世界上为数不多的实验室里,通过原子核相撞以短暂现身。近些年,这些新元素被逐一创造出来后,会按照原子核中质子数的多少,排列在周期表第7行的尽头。但许多证据表明,随着原子核变得越来越重,相对论效应似乎开始占主导地位,使得一些超重元素的化学性质不再取决于它们所在的位置。
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神经科学 NEUROSCIENCE
濒死的意识体验
大约 5% 到 10% 的人经历过濒死体验,其中很多是心脏停搏的生还者。有学者认为,濒死体验可以被看作是意识系统的扰动,因此能够帮助我们理解大脑中意识的运作机制。目前,急诊医生和神经科学家正在对抢救室中的患者、实验动物、幻觉经历者等研究对象进行更加客观精确的观察和分析,利用脑电图、脑-氧活动以及长期随访数据,对濒死体验及其背后的意识状态进行更科学的定量研究。
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保护生物学 CONSERVATION
北美灰熊返乡受阻
19世纪的大肆捕猎彻底摧毁了美国北喀斯喀特生态系统的灰熊种群,如今,美国政府希望将灰熊带回曾经的家园,让它们成为这片土地的生态基石。然而对于生活在这里的居民来说,灰熊重引入带来了切实的恐惧。随着项目的听证进程不断推进,一系列来自不同群体、不同角度的观点也在频繁碰撞,这引出了一个重要的问题:在这片广袤的土地上,人类究竟该将自己置于怎样的角色中。
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几何学 GEOMETRY
折出莫比乌斯带极限
捏住矩形条带的两端,将其扭转粘合,形成一条莫比乌斯带。这或许是最简单的折纸游戏,也是很多人接触到的第一个奇特的拓扑对象——只有一侧的曲面。一直以来,数学家都从另一个极限的视角思考:折成莫比乌斯带的矩形究竟能有多短?或者说,这个矩形能有多接近正方形?通过考虑莫比乌斯带的极限版本,数学家最近终于跨越了几何与拓扑的桥梁,对这一问题,甚至一系列推广对象给出了“最优”的答案。
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心理学 PSYCHOLOGY
改写恐惧,拯救青春期焦虑
作为人们独立、快速学习和自我认知完善的关键时期,青春期无疑对人的一生极其重要。然而,其中却天然暗藏着很多危险。近20年来的研究显示,青少年控制情绪的各个脑区在发育和成熟上时间并不一致,相比于儿童和成年人,他们更不容易摆脱恐惧记忆,因此更易患上焦虑障碍,并在成年后遭受更严重的健康风险。幸运的是,借助更全面充分的脑科学研究,科学家开始尝试新的临床方法或在已有疗法上改良,以帮助青少年远离焦虑障碍,拥有健康的人生。
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粒子物理学 PARTICLE PHYSICS
质子内的引力世界
借助用电子轰击质子的单光子散射实验,科学家越发理解这颗亚原子“行星”的电磁性质,还有其内部的夸克组成和复杂的胶子效应。然而,质子究竟有多大?其内部的应力、压力如何分布?受引力实验的限制,这些与质子引力性质有关的问题一直困扰着科学家。随着当代高能物理实验技术的进步,用光子对模拟引力现象成为了可能,研究人员正对亚原子粒子的内部结构进行前所未有的探测,并首次揭示了这些粒子内部的能量、应力和压力分布。
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科学史 SCIENCE HISTORY
约翰·赫歇尔:重塑英国科学
作为英国著名天文学家威廉·赫歇尔的儿子,约翰·赫歇尔不仅继承并发扬了父亲的天文学成就,还掀起了英国科学界的一场改革。虽然约翰·赫歇尔的许多尝试都以失败告终,但他平等与现代的思想冲击着僵化的英国科学界。随着科学思想在公众中的传播,他撰写的科普读物成为了现代科学研究方法的基础,影响了后世无数的科学家。
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物理学 PHYSICS
绝对零度中的第二声
热通常是通过扩散,从近到远散播开来。但它在某些物质中也能以波的形式传播,特别是超流体。超流体,顾名思义,是超流动性流体,可以无摩擦地流动,就像超导体中的电流能无电阻输运一样。物理学家预言,超流体中存在这种很像声波的温度波,并将其称作第二声。事实是,普通声波会出现在几乎所有物质中,第二声则不然。测量第二声可以说是确认和描述超流体的关键。但这面临着许多挑战,尤其是超低温的实现,即系统的温度能否降到足够低。
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