2020年第1期杂志

封面故事 COVER STORY

时间晶体：神奇新物态

时间晶体是一种令人惊喜的新物态，它在时间上展现了普通晶体在空间上具有的对称性。基于时间晶体，我们可能制造出更精确、更简洁的时钟，从而能以极高的精度测量距离和时间。

 

物理学 PHYSICS

黑洞违反量子力学

2019年4月10日，人类第一次“看见”了黑洞。但仅仅是黑洞存在这件事本身，就和迄今为止描述宇宙中其他一切现象的量子力学定律相矛盾：在量子力学中，信息是守恒的，但根据当前的理论，黑洞却能摧毁信息，这引发了黑洞信息悖论。要解决这个矛盾，可能需要一次像量子力学取代经典物理一样意义深远的概念革命。

 

天文学 ASTRONOMY 

钱德拉望远镜的20年

2019年是钱德拉X射线天文望远镜发射20周年。这台望远镜自1999年发射以来，一直在绕地球飞行，能捕获到达其探测器的每一个X射线光子的位置、能量和到达时间。过去20年里，钱德拉望远镜改变了我们对暗物质、恒星诞生、太阳系中行星的性质等重大天文学问题的理解。

 

信息技术 INFORMATION TECHNOLOGY

脆弱的GPS系统

除了导航之外，GPS在日常生活中还有很多应用，比如手机移动网络、股票交易、电网系统、应急服务等都依赖于GPS定时系统。但是，来自卫星的GPS信号其实很容易受到黑客攻击，从而被“篡改”：只要一个稍强的无线电信号就能取代GPS信号，使接收者错以为自己是在另一个地方或另一个时刻，而这只需要用一台笔记本电脑就能做到。

 

物理学 PHYSICS

聚变核电站：2060年接入电网?

目前，世界上最大的热核聚变实验性发电设施——国际热核聚变实验反应堆（ITER），已完成了60%的建造工作。按计划，ITER将于2035年实现核聚变功能，届时将证明热核聚变在工业水平上的发电能力，并为原型核聚变电站的建造提供基础，而后者或能在2060年发电并接入电网，实现真正清洁的电能供应。

 

人工智能 ARTIFICIAL INTELLIGENCE

机器意识终会诞生？

对于机器能否产生意识，目前学界已有了两种主流的研究方向，一是全局神经元工作空间理论（GNW），它强调意识来源于大脑的特殊构造，对大脑结构和功能的精细模拟能带来意识；二是信息集成论（IIT），它认为机器只有具有内秉因果力，才会产生意识。但是，如果机器产生意识，我们将面临一个问题：只要机器能通过自己的感官体验生活，它们就不再是一种完全由人类掌控命运的物体，它们将能决定自己的命运。

 

医学 MEDECINE

精神疾病能够预测吗

科学家发现，大脑中β-淀粉样蛋白的异常积累可能是引发阿尔茨海默病的元凶，而载脂蛋白E相关基因的突变，也与许多精神类疾病的出现有关。这类基因的信息和生理学特征，正在不断提高我们预测精神类疾病的可能。但是，没有任何一个人可以确定地说，一旦出现这些症状就肯定会患上某种疾病。

 

神经科学 NEUROSCIENCE

我们为什么会做梦

梦从哪里来？为何我们的大脑能够每夜毫不费力地生成故事和图片？利用现有的技术，我们能够实实在在地记录下这些转瞬即逝的梦境吗？这些问题目前还很难回答，不过最近的一项研究取得了重要进展：在一项长达五年的实验中，科学家探究了睡眠期间的大脑活动，从而确定了负责产生梦境的大脑区域。

 

气象学 METEOROLOGY

燃烧的龙卷风

对于经历过龙卷风的人而言，这种狂暴而极具破坏性的自然现象无法不让人胆怯。但是，自然界中还有一种比它更恐怖的现象：处于燃烧状态的龙卷风。它拥有上千摄氏度的高温和极高的转速，可以摧毁它所路过的区域。这种现象十分罕见，又被称为火龙卷。它的破坏力惊人，在日本、德国和美国引发过恐慌性事件，某次案例曾造成过4万多人丧生。

 

医学 MEDICINE

动物毒素：从杀人到救人

毒蛇、毒蝎、毒蜂……它们的体型不大，却拥有致命的毒液。很多年来，人类一直畏惧它们，但是，未来的医学奇迹或许就藏在一些最致命的毒素中。要治愈人类面临的棘手疾病，我们也许可以从那些危害过人体的毒素中寻找希望。

 

对话 DIALOG

让瘫痪患者再次行走

在科幻电影中，身着奇异装甲的人类能够获得极其强大的功能。而实际上，最近几十年科学家也一直在努力将科幻转变成现实——一种以脑机接口为基础的外骨骼装置正让许多瘫痪患者受益。病人不仅能很快学会使用外骨骼装置，还能通过训练恢复部分被切断的神经功能，获得再次行走的能力。

 

• 相关文章

• 杂志内容更新测试2021-12-28 10:29:10
• 2020年第11期杂志2020-11-04 09:18:05
• 2020年第7期杂志2020-06-30 17:31:11
• 2020年第6期杂志2020-05-25 13:56:06
• 2020年第5期杂志2020-04-28 10:21:45