2019年科学天文学家通过使用名为HARPS的光谱仪探测到

封面故 COVERSTORY电动汽车的未来30电动汽车的各项技术在快速进步。从长期来看，这类汽车的确可以大幅降低交通领域的碳排放，但在目前这个阶段，电动汽车还需克服诸多 ，才能真正优于并替代传统汽车。24电动汽车的碳排放账本撰文克里斯托弗·施拉德尔（Christopher电动汽车被许多人视为清洁环保的交通工具，但单论二氧化碳的排放，电动汽车目前并没有明显优势。32 撰文马丁·多普鲍尔（Martin在不远的未来，更先进的电动机不仅能用于汽车，还能用于大型载客飞机，从而驱动整个交通行业。38锂电池仍是最佳选择？撰文多米尼克·布雷塞尔（Dominic池，以及运作原理完全不同的液流电池，但比较起来，锂电池似乎仍是最佳选择。44撰文马蒂亚斯·布谢特（Matthias

数学50撰文马修·冯希佩尔（Matthewvon个积分，而随着精度越来越高，积分会复杂到令人生畏的程度。能解决原来完全不可能计算的问题。气候5680撰文理查德·康尼夫（Richard如今,全球平均气温已比工业化之前高出约1℃。大多数科学家认为，在本世纪内，只有将气温上升幅度限制在1.5℃以内，能维持我们熟悉的生活方式。而要做到这一点，即使到2050年将全球年净排放量削减为零也不够—— 须要实现二氧化碳的负排放，也就是从空气中清除过多的二氧化碳，才可能实现15°C的目标。要清除多少二氧化碳？科学家给出的答案是1500亿～1000亿吨。神经科学64减肥手术：重启肠脑撰文布雷特·什捷特卡（Bret减肥手术的确能减肥，但原理却不像人们过去以为的那么简单——胃变小了自然吃得就少了。接受了手术的患者，往往对食物的也发生了变化，不再偏爱高糖、高盐的食物。这可能是由于手术通过多种方式改变了肠与脑之间的信息交流，科学家正在探索其中的具体机制，从而找到无需手术就可以达到同样效果的治疗方法。源自斯坦福大学的国际科技营数 学院（DigitalMediaAcademy）2002年成立于斯坦福大为全球超过150，000名学生提供沉浸式、项目式的STEM学习体验18所

斯坦福大 ■哈佛大 大 ■乔 大 ■宾夕法尼亚大多伦多大 ■杜克大 ■休斯敦大 ■芝加哥洛约拉大 ■加州大学圣迭戈分芝加哥大 ■乔治城大学■麦吉尔大 ■英属哥伦比亚大 ■加州大学洛杉矶分纽约大 ■德克萨斯大学奥斯汀分 ■加州大学尔湾分 （部分大学提供12岁以上营员住宿★6大科 53个STEM探索课

人

摄影制

报 时输入 科学》读者专 码：INF19GSM，即可享受立减 AI测谎科 也靠声

含 全球科技热 噬菌体：抗生素的替代者09《科 10全球学术期概览科学评论撰文伊莱·洛温斯坦（ElijahMN 撰文戴维·H·弗里德曼（David 对于患者而言，最痛苦的无外乎病程发展快，又很难找到合适的疗法。对于投入大量精力研究新药的科学家而言，难以招募到足够数量的受试者参与临床试验，又可能让极具前景的新药停滞在研发阶段。在，一位临床医生试图这条横亘在患者与科学家之间的临床鸿沟，帮助患者提前获取到临床试验阶段的抗癌药物，让患者、药物研发团队共同受益。OO76撰文丽迪雅·沃斯（Lydia行为的风险。如今，这个发现在野生狒狒群体中也得到了证实早期不幸确实会明显缩短狒狒的预期——最多甚至可以缩短50%的。不过，一部分狒狒依靠稳固的社会联系，能在一定程度上消除早期不幸的影响，这一发现对于人类如何保持健康、延或许有着重要的启发意义SNTS 安吉莉卡·阿蒙： 吴安吉莉卡·阿蒙（AngelikaAmon）是著名生物学家不久前，她获得了2019年科学突破奖生命科学奖。在

时间晶体TM撰 克·维尔切克（Frank技 TNFLE撰文戴维·波格（David健康科THESCENCOF撰文克劳迪娅·沃利斯（Claudia怀疑论者KPT撰文迈克尔·舍默（Michael反重力思考ANTRT撰文史蒂夫·米尔斯基（Steve·菲谢蒂（MarkFischetti）经典回眸50,100&150YEARS目录科学》采访了阿蒙，她向我们讲述了一段的故事：她是如何

一 西门 国际科学

封底 国际科学夏令营招德国 ,“科学梦想季”即将开启NASA空航天科技夏令 及高科技军事中心之一。《 科学》将带领 对航空航天领域有着浓厚兴趣的中学生们，一起深入“火箭之城”的亨茨维尔 ，接受六大模块训练，全方位体验前沿空间探索技术。夏令营结束后，将会获得由 宇航中心 颁的 。时间：2019年8月初德国哥廷根大点击“品牌活动”-“科学营查 信

《科学》&哥廷根大学XLAB联合举办的国际科学营已成功举办了15届。哥廷根大学曾诞生过45位诺奖得主，以纯正的式科学教育和实验化教学享誉全球。每年来自全球的上万青年于此，接收最高水准的科学训练。营员将接受全英文授课，并在世界一流中与科学家面对面交流，还将获得院长亲笔签字的。时间：201971986日地点：哥廷根、柏林、慕尼黑招生对象：16~23优秀青年学生，热爱科学实验，英文熟练 主管单 in 教育部MnrofEduatoofPeople’sRepublic主办单位 UniversityPresses

单位Published 科学 GLOBALSCIENCEMAGAZINES社址Address：市朝阳区秀水街1号建外公寓4-1-21Office4-1-21,JianguomenDiplomaticRes-idenceCompoundo.1XiuShuireetChaoyangDistrictBeijing,.:100600社长/总编辑Editor-in-陈宗周Chen副社长/副总编辑DeputyEditor-in-Liu编辑中心EDITORIALExecutive褚波Wave资深编辑SeniorF编辑助理编辑Assistant龚聪GongChief特 陈耕石ChenGengshi吴好好Wu颜磊YanLei杜立配Du袁雪YuanArt&视觉总监Visual封雪英Feng :010－ 合作运营中心OPERATING部Circulation总监CirculationXieLei

温纳-格伦人类G·史蒂文·博乐（G.Steven博 亚瑟·卡普兰（ArthurCa纽约大学Langone医学中心医学学人口丽塔·科尔韦尔（Rita·大 戴维·J·格罗斯（DavidJ 丹尼·希利斯（Danny

克里斯托夫·科赫（Christof艾伦脑科 源 约翰·P·穆尔（John.卡内基·梅隆大学工程与公共政策教授兼罗伯特·E·帕拉佐（RobertE马丁·里斯（Martin英国天文学家、大学天文学维兰努亚·S·拉玛钱德朗（Vilayanur

丽莎·兰道尔（LisaRandall特里·诺斯基（Terry 迈克尔·E· 、得克萨斯大学奥 （StevenWeinberg） 计划（GlobalViralForecastingInitiative）市场部MarketingDepartmentMarketingManager李宇LiYu部Advertising：读者服务部ReaderHanJingjing

EditorinChief:MarietteEditors:DavideCasvecchi,GrahamP.Collins,SteveMirsky,MichealMoyer,GeorgeMusser,ChristineSoares,KateWongChiefNewsEditor:PhilipM.ContributingEditors:MarkAlpert,StevenAshley,StuartF.Brown,W.WaytGibbs,MargueriteHolloway,ChritineNicholson,MicePress,JohnRennie,MichaelShermer,SarahSimpsonArtDirector:Edward:StevenManagingDirector,International:KavinHause andPublisher:Bruce ,OperationsandAdministration:Frances“SCIENTIFICAMERICAN”isaregisteredtradenameownedbySCIENTIFICAMERICAN,Inc.,New国际标准号：ISSN1673-国内统一号：CN1-5480/N单位： 80-498经营证号：京朝工商广8144印刷单位：利丰雅高印刷 、翻印、或使用。如无特，保留以 终端版、数据库、光盘等）编辑、修改、、使用或 的权利，不享有其他任何权利。本保留一切法律追

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理局安德森

症 院预 预 在这里读懂世界科（Al阿（Al比尔·盖茨（Bill斯蒂芬·霍（Stephen罗伯特·布鲁斯·梅里菲尔（RobertBruce

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朱棣文（Steven 安德烈·K·海（AndreK.现在订阅，即享5

弗朗西斯·克里克（Francis扫码订2019年第1期，《科学》定价调整为30元，单期零售推广价：25元/本。 12（5折：180元） 2019年全 价：全年快递（96元 THE温升幅突破1.5℃的大

给地球降在一堆熊熊燃烧，并且越烧越旺的煤炭上，一颗原本蔚蓝的地球在炙烤之下慢慢熔化，渐渐失去了我们熟悉的颜色……这幅让人心惊的画面，出现在 科学》2006年 科学》创以来最经典的封面 之一。这期封面故事是一个篇幅长达44页、由6篇深度 的大型专题。12年前，在大多数人还没有 经过编辑部的多次讨论我拟定的标题“给地球降温”最终出现在了2006年10 发出了两个警示：地球越来越热了；我们需要立即采取措施， 2006年10 随后十多年的情况，我相信大家都很熟悉了。在社会各界的推动下，节能减排运动在全球如量和政治角逐，但还是在减少碳排放方面达成了一致意见。比如2015年2（1.5℃视为更高目标。 似乎正在朝着巴黎大会设定的目标前进： 替代了传统的白炽灯 的风电、核电接入了电网 的混合动力汽车、纯电动汽车行驶在 我们做了这么多努力，那么离2℃或1.5℃的目标应该更近一些了吧？遗憾的是，真实情况与我们的 恰恰相反。根据国际能署的 数据，虽然在部年份全球的碳排放量保持稳定但最近两年再次连续增长，20182019年的排放量仍将继续增长——我们与2℃的目标没有更近，反而更远了。为什么会这样？，可能有两方面的原因，一是我们的决心不够，二是我们的认知程度也不够。去年12月，非组织“全球碳计划”发布的数据表明，2018年碳排放的增长主要源自化本期专题文章《电动汽车的碳排放账本》则提供了另外一种答案。电动汽车自诞生伊始，就被视作真正清洁的交通工具。最近几年，电动汽车的发展非常迅速，2018年的全球销量已超过400·尔Chriopherchaer）算了一笔账，这份账单倍。而且，驱动电动汽车行驶的电力，也通常来自二氧化碳的重要排放源——火力发电厂。从生产到使用，如果计算一辆电动汽车在整个生命周期的排放量，那么在当前阶段，它并不？在《年51.5℃的大关。到那时，我们熟悉的生活方式将一去不返。是的，留给我们的时间不多了，让我们更坚决、更全面地行动起来，给地球降温 脆弱，难以应对，为什么我们没有通过进化，摆脱这种“缺陷”？的研究发现，与我们的不同，人类超1914年8月，德国向比利时展开了进攻。德军穿越了比利时北德省（NorthFlanders），比利时难以抵挡。10月21日，当德军接近尼尔波

。10月29日至30日晚上，比利时引来海水，淹没 其是在114年底，当温度下降，地面掘开是每天需要150升水，而整个战场有上次 的◦肥

在今天，肥皂仍然是最常用的剂之用，还是因为它能掉粘在皮肤上面的微生物，避免致病菌、在人与人之间。临床神经病学家阿纳尔多·德文化让人类与众不智人（Homosapiens）代表着一的流通，还是知识的获取与，我们物学家凯文·拉兰德（KevinLaland）

全球学术期概领研 麻省理工学

生命体和非生命体之间的壁垒可以打破吗？近期，麻省理工学给植物的叶片连上电极，使其变成一个灵敏的传感器，通过电信号

arXiv

人们普遍相信量子计算将给人类生活带来性变化，但它是一种尚未实现的技术，能够解决哪些问题仍待进一步明确。与此同时，研究者也在为经典计算寻找更大的用武之地。一名来自得克萨斯州的的传递来控制机器人的行动：例如利用植物叶片对光的敏感度，控制机器人向光源靠近；除此之外，重力、土壤条件、

（winang）首先于2018年7月在v上一了篇论文，了明子算越的个清、直的例《英

思·劳埃德（SethLloyd）共同完成的论 健康人服用维生素D在维生素被发现一个世纪后，我

《自然

导：10.1136/bmj.k3225

仍然对其情有独钟，和英国有“阳光维生素”维生素D维生素D最初在时代被用

量子霍尔效应是20世纪以来凝聚态物理领域最重要的科学发现之一脆性骨病（骨质疏松症）和骨折；还有一系列观察研究认为，服用维生素D，与、抑郁症等100多种常见疾病的

已有4个奖与之直接相关，但一直停留在二维体系。在复旦大学修发贤团队之前，和的科学蒂姆·斯佩克特（TimSpector），维生素D绝非多多益善。许多新研究证实，健康人补充维生素D没有且的23个群体，涵盖了超过50万人和大

子霍尔平台出现的磁场，发现电子在

四分之一圈后，穿越到下表面；在下表面 生素D水平与骨折风险之间并无关联，这与前的一些饮食建议相

责任编辑：罗宸威、徐文慧《内分泌学 00709

一直以来，人们都认为这一女性独有的，除了是的来源、孕育之处，并没有其他用途。但最近，功能：它可能对女性的和认知产生的已被认为与大脑、认知和

《自·通讯 ：10.1038/s41467-018-

性并不是决定的充分条件，有些拥有Y染色体的人不能发育出，也有些拥有X的人不能发育出，这些症状被称为性发育。最近，来自墨尔本默多克儿童的科学家找到了决定人类的中找到决定发育的关键因素。年6月《科学》上的一项研究曾证实，当雄性小鼠缺少一小部分DNA时，它们就会长出而非；近期墨尔本的研究人员

《形体影像 ：10.1016/

的日常休闲活动已经变成了埋头刷、以及各种直播平台，在这些线上社交软件中发自拍、给别人的点赞的“自拍社交”已经成为了一种新的交流方式。欣并没有什么不对，不过最近，约克大学的研究者 响，发现每天在社交上漂亮女性的会影响年轻女性

领研网 频道现已开PRL、PNAS、to 合作邮箱

前沿评价虎鲸性格的有“外向性”或“支配性”等特质责任编辑：罗凯撰文贾森·G·戈德曼（JasonGGoldman）翻译张哲任何人，只要修过一门本科的心理学程或在上过 格试题，就很可能熟悉“五大性格特征：开尽、、性情果 那a认为成后格会稳，且至少100前人可过 鲁·阿特休尔（DrewAltschul）的研究团队收集了25来关于黑猩猩性格的研究。使用统计模型对538只黑猩发现，可以用6项特征来描述黑猩猩的性格，其中5项和描述人类的一致，另在2018年10月的eLife上（UniversityofGirona）的灵长类动物学家尤兰·乌韦达（YulánÚbeda）最园（LoroParque）动物园的工作人员她决定一下是否有关于虎鲸性格的乌韦达请求和西班牙共三处的训练师和研究者（一共照顾着24头虎

乌韦达的研究表明，虎鲸的性格大致可以分成四个特征，该研究在2018年11月的《比较心理学》（JournalofComparativePsychology）猩猩有6个而非4个性格特性。通计划（DolphinCommunicationProject）高级助理研究员贾斯汀·

理解性格并不只是一项智力活动。响阿休发黑猩也类“高的但些富、乐施地，这只是计意义的关杜克大学心理学家保罗·科斯塔（PaulCosta，未参与阿特休尔的研究）强调了人文化长的重性，圈养或许有助于延长黑猩猩的寿责任编辑：罗凯区分真假尿 撰文安迪·埃克斯坦斯（AndyExtance）翻译胡佳怡现在有一种令人不安的趋势，专 者会利用商业 的假尿欺骗医生，让他们开出像氢可酮（dn）之类的止痛药，然后私自服用或 。前，一些会用合成尿液过部测试，些测试希望确认他们没有服用阿片类药物或 药物。 密西西比大学医学中心henesityfisisiclCtr）临床化主任特克·（ake里装。理学家同事贾斯维德·（Jaswinder香烟等合法产品的成分，有助于区分

ctnne201810斯家 （yofForensicoxicologists，SOFT）上推出了一种新方法，试图寻找尿液中常见的四种物质： 、可可碱（theobromine）、可替宁（cotinine） 针对上面的4种物质，科学家对4组尿液样品进行了检测。第一组的100份尿液来自受到监察的人。第二组的100份尿液则来自寻求止痛药的人，没00位求

职者，没有受到监察。第四组则由10份市售合尿液成。第一组有受到监察的人的尿液样品中，这4试性中有3份样品，第三组中有2份样品没有检出这些质。合成液样品，没有一份含有4凯尔表示， 果并能证明关人员有 活，或代了 意在者 米歇尔·皮斯（Mic ePeace）未参 了。因此，应该检测内自然产生的 人们日常的饮食成分，或以让检测硅砂来 爆发于 爆发，而这或撰文香农·霍尔（ShannonHall）翻译赵晓娜仅仅是一句诗。现在，新发现的这伟大的宇宙诗篇加上了一笔。硅砂是地核、沙滩、混凝土、玻璃中常见的组成部分。而在 系两 爆发的遗迹中，也检出了硅砂形

的灰尘。2018年10月，在《英国天文学会（MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety）上的一篇首次给出了硅砂于星体爆发的。“这项研究很有意思。地球上非常的硅砂，竟然很可能诞生于宇宙间最猛烈的爆发 ，”上述 的作者之、英国卡迪夫大学的天文学家黑利·戈梅（Haleyoez）说，“这是一个关于 的故事天文学家一直在思索宇宙尘埃（比如硅砂、碳或铁之类）是如何形成的。最初，他们认为宇宙尘埃的形成过程是这样的：当类日恒星到达老年阶段，它们会抛出强风，其中的气体在寒冷的大气中凝聚成固体尘埃颗粒，就像雪片一样。但是，当探测器检测到星系中的尘埃非常远，也就是说它们必定形成于宇宙大后不久时（远在类日恒星形成之前

遗迹他们开始猜测尘埃出现在宇宙形成之初的超 爆发中，但是直到最近天文学观到量漫尘的超 遗未华子oMuua）也是卡迪夫大学的天文学家，她并没有参与这项，她很待到一的 。如果早期超遗迹中的星尘也含有硅砂，那么第一颗行星很有可能和我们这颗苍蓝的星球看起来一样。“宇宙用很短的时间就能形成像地球这样的行星，这种不了130前沿“虾蛄眼”相 奇·帕特尔（PrachiPa）翻译赵岩

多向光偏振滤

单向光

偏振 如今，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的工程师们已经制作出了一台相刻的视觉系统。这台长度只有3厘米左右的立方体设备在2018年10月的《光学》（Optica）上出现在了大众眼台售价可以低到10。他们相信，这

复背侧半

腹侧半

虾蛄的来源来源:BioinspiredPolarizationImagerwithHighDynamicRange,”byMissaelGarciaetal.inOpticaVol5N.10October20套设备可以用来帮助汽车探测，帮助无人机看到或遮挡背后的目虾蛄有两种视觉超能力。首先

微绒偏振成

0°像

受生物启发的照相它们可以感知“偏振光”（polarizedlight）偏振光中所有光波在同一个

微型铝

135°

计算机工程师维克托·格鲁耶夫（ViktorGuev）和同事共同合作，制造了一种

动态范围大约是现行商业相机的10000

出的对比度更高，尤其是在雾气朦胧和阴雨连绵的环境下，在大量高光或者暗罗宁（ThomasCronin）并没有参与合用于相机仿生学研究。他说：“这项责任编辑：罗凯科也靠声 撰文维维亚娜·卡列里（VivianeCallier）翻译董子晨曦AI测谎 撰文埃米利亚诺·罗德里格斯·梅加（EmilianoRodríguezMega）翻译赵欢西班牙国家队最近迎来一名特殊的新成员VeriPol。实际上，它是几年前，米格尔·卡马乔·科利亚 斯（MiguelCamachoCollados） 人们因各种各样的原因谎报案 基于算法的识别系统，通过仔细报案陈述的措辞来识别的真假。

他们将1122起西班牙国家局已经结案的报案（要么的盗窃者已经被定罪，要么报案者已经承认虚报了 ）写入VeriPol。然后，他们让VeriPol对659例报案的真断结果进行比较，来验证VeriPol的准确性。结果显示，VeriPol的准确度比两位专家分别高出15％和20％。这一结果于2018年6月在《知识库系统）（Knowledge-BasedSystems ）目前，VeriPol已经在整个西班牙成功部署。20176局在穆尔短一周内，VeriPol在穆尔西亚识别出的虚报案高达25加则高达3910年中，两地在6识别出的假案分别只有3起和12。加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的计算机科学家威廉·王（William认为VeriPol的成功可以在其他国家推广——尤其是在部门人员短缺的国家推广。科利亚多斯希望VeriPol也能用于甄别入室或车辆等其他一些常见的。他表示，现在，情况一目了然人们将在报假警之前三思而

就像疾病的能家艾莉森·摩根（llisnMogan）用计算机模拟了这个过程。“研究说明，一个想法诞生的地方决定着它后续的广度，也注定了后续的时长，”科罗拉多大学博尔德分校的另一名科学家亚伦·（AaronCluaset）表示们分析了一个包含计算机科学中新的信息大创意，研究这些创意新成员使创意到了三分之一以上。在这些案例中，有81%的情况都是创意从知名度高的大学向知名度稍逊一筹的大学。接着，这个团队使用了一种传染病模型对创意的进行模（用创意诞生后相关研究的机构数为标准衡量）依赖于诞生这个创意的机构是否有具有足够的威望。“或许有相当大一部分的优秀创意诞生于众多名声处于中流的院校中，”克劳塞特说。有很多优秀的工作成果都来自不那么出名的机构，卡内基·梅隆大 会和决策研究领域的学者西蒙·戴德奥（SimonDeDeo）说意识到这一点，你能够从这些机构中到很多，你能因此学到其他人忽略的知识，因为他们总是很难关注这些机的进展前沿图中人拥有Y 育异常中被归类为 不敏感综合征（AIS）Y一度被认为发育的决定因素，但是一些撰文正常人的体细胞包含46条，从1902年发现性以来，科学界就认为性负责决定的。他X，小的称作Y。有两组合的则会发育成男孩。Y染色一环，其发育方向包括和，拥遵循这一规则，最常见的症状就是性肾上腺皮质增生（CAH），这些患者拥有两条X，但是新生儿却可能Y，但是却展现出女性的外表。最早从上世纪60年代

的发育会受到Y上的SRY控通常与SOX起结合作用，并调节相关SOX的表达。其最经典的结合对象就是SOX9——一种调控睾虽然女性没有Y，但无论男女都会表达SOX9。即使染色体组没有问题，SOX9表达水平不稳就是46XX（组正常的女性）因为SOX9表达过高发育出 者46XY（组正常的）因为SOX9表达过低，导致发育异常，近些年来的研究已经揭示，除了SRY，SOX9的表达通常还会受到增强子的DNA区域，它们可以极大地提高对应的表达量。有些增强子甚至可以在SOX9上游转录起始的位置就开始对其影响。在此前已经有研究发现，SRY会作用于一类被称作TESCO的SOX9增强子上，研究者认为SOX9启动表达后就会依赖TESCO来自行调节表达量，完腺发育。2017年11月在《性发育学

上述研究锁定的区域相对过大不便于精确定位，或者只局限于动物实验不能直接作为人类临床参考。2018年12月《自然·通讯》（NatureCommunication）上的 再次刷新尔本大学的安德鲁·辛克莱尔（AndrewSinclair）利用性发育异常病人样本在之前实验的基础上，不断缩小区域范围，精确分析找到了人类对应的3个增强子区域：位于人类XYSR的eSR-A区域，与小鼠Eh13具有80%同源性（1号），位于人类Rev的eSR-B区域（2号），位于人类TESCO的eALDI域（3号。方式上有一定差异。1号与2号区域是一种自身就受SOX9调控的增强子，类似于正反馈调节，SOX9的表达会激活有发育的女性中发现了该区域的重复拷贝，意味着没有Y的帮助，究者认为SRY在胚胎早期发育过程开的表达。这3个区域对于雄性性发育缺在人类整个DNA集合中，大约 展开了研究，试图 ualDevelopment）上的研究，

100万个增强子分别控制着约22000个从层面揭开男生不同

性发育异常 中找到了的原因

的表达。“增强子在DNA序列上1990年，澳大利亚和英国的科学家确定了Y上决定的——SRY

上游两段调控区域XYSR和Rev；在2018年6，《科（Science）上来自英国弗朗西斯·克里克的

但是并非位于编码区域。许多病的解决，最终还是需要从这些DNA暗cu责任编辑：罗凯全球科技热米利亚诺·罗德里格斯·梅加（EmilianoRodríguezMega）翻译烟在青少年中的兴起，促使食品及药品管理局（FDA）加大力度打击青少年吸烟现象。FDA希望调味雪茄移出市

科学家在格陵兰岛西北部的Hiawatha冰川下面发现了一个30千米宽的陨石坑。他

考古学家在开罗附近的发掘出布包裹的大型木乃伊圣甲虫和这个微型的太平洋群岛成为了世界上第一个使用含有珊瑚毒性成分防晒霜（包括二苯酮-3和桂皮酸钠）的国家。这一措施与夏威夷将在2021年启动的类似。场，并限制电子

撰文贾森·G·戈德曼（JasonGGoldman）翻译郝豪 本·帕斯洛（BenParslew）对此很感 大多数传统的机器人都是靠 驱动，这限制了机动性。现在需要一种更灵活的机器人，“能够在杂乱的环境中跳过物或碎片，”帕斯洛说。为了设计这样一台机器人，他从大自然中寻找灵感

问题在于，当鸟类准备起飞时，它们的身体会向前倾斜，根据物理规律，它们会栽倒在地上，喙先着地。然而这并没有发生。帕斯洛和他的团队利用计算机建模，从而模拟鸟类是如何避免这种跌倒的。他们发现，当鸟类在蓄力起跳时，它们的身体会稍微向后旋转，同时它们强有力的腿和脚趾关节也可以防止它们在起跳后立即坠落到地面上。研究结果于2018年10月在《英国皇家学会开放科学（RoyalSocietyOpencience）上。帕斯洛认为，工程师们可以利用这些信息设计出不仅能够跳跃而且还能更有效地发射升空的机器人。大多数人工设计的飞行器起飞需要长跑道（比如飞机，或者平坦稳定的地面（比如直升机或无人机任职于南加利福尼亚大学的生物力学专家迈克尔·哈比卜（MichaelHabib，未参与这项研究），弹簧和制动杆的加速

澳大利亚石效率高于和轴，许多动物都能熟练运用这项天赋。“一只家猫在30米内的冲刺速度能超过兰博基尼暗黑破坏神（aoio），”他说。正是由于汽车是转轴加速，而猫是弹射加速。鸟类的起飞弹跳也是基于同样的原理。还能降落在一角硬币大小的表面上。”帕斯洛现在正在设计这样一种机器人，从而前沿四 决定长寿自噬-溶酶体功能增强可能是人类健康长寿的秘诀之一，而撰文据海南省生健委发的报告截至201838日，海南全省健在的岁老人有165名，平均每10万人中健在的百岁及以上老人有713远超过 定寿 。为什么海南老人的长寿比例这么 171名海南百岁老人和近亲进行了RNA分析，其中包括海南76位百岁老人，54位百岁老人的子一代以及41位百岁《基因（GenomeResearch）期中。在研究过程中，研究团队选择了四个自噬-溶酶体通路的，分别为CTSBATP6V0C、ATG4D以及II1，在人胚肺成纤维细胞-90中进行的过表达实验，发现这4个的高表达可以增强细胞的自噬功另外，研究人员还对果蝇的Atg18a进行了过表达，该与人类的

由于生理生化反应的系统。2016因为“对细胞自噬机制的发现”，科学家大隅良典获得大学分子神经遗传学教授戴维鲁宾施泰因（DavidRubinsztein）胞的自噬作用，而在此种情况下，实

此次研究的第一作者、中国科学院动物的肖富辉提出，通过饥饿诱导的方法可以增强自噬-溶酶体功能。他撰文，“当我们处于饥 动物副研究外的长寿老人的共同特点。他在曾经达的提升可以显著延长果蝇。因此，鼠的更长。在实验鼠身上，能够 接受采访时表示，“长寿是多种实验，都反应了体信号通路功能增强可能有助于人类健康的延长。

到24时禁食促进了体内细胞的自噬作

责任编辑：罗凯现会细菌的交流信息，并时刻准备对其发起。撰文这种被称作VP882，它有一种“神奇”的特殊能力——细菌间的“”，就像隐藏在敌军中的，时对细菌发起行动。科学家邦尼.巴斯勒（BonnieBassler）在一中表示，该系统已经成功地在大肠杆菌、霍乱弧菌、沙门氏菌中起到完美杀菌作用。VP882病毒的本质是噬菌体（Phage），噬菌体是 细菌、真菌、 斯发现和痢疾杆菌混合后，细菌会出现，他将其称作Bacteriophage种选择，寄宿在细菌体内“潜伏”或意味着周围要有的细菌作为寄生目 表自己要。巴斯勒的实验发现，噬

避免这种的发生。早在2016个系统里面包含被称作PO的自体诱导物（uinc以被mAPOPOqmA 贾斯汀.施尔普（JustinSilpe）在数据库中寻找装配VqmA蛋白的其他生物体时，他发许多不同种属的弧菌都会表达VA。外种 表达，也就是噬菌体VP882，一种10年前国 科中发现的 。施尔普将P882与霍乱菌混在一起，当没有PO信号时，两者处于互不的状态，但随着PO信号分子。将P82qmApe基本确定找到了问题的答案，其mA能够对细菌分泌的PO信号

的VqmA可以 合，也让他们看到了VP882应用于噬菌噬菌体疗法（Phagetherapy）是 大地推进噬菌体治疗的发展。VP882 这是因为VP882能把自己的整个 细菌在说话，在，这不是了100年，在我们肉眼看不见的地方，接收到细菌感应系统信号时，会转为杀戮状态 的未来30年要把全球的升温幅度控制在2℃或1.5℃以 碳排放

电动机驱动未

最佳

电动汽车用电力驱动——但并不一定是来自可再生能源的电力。只有建造专供电动汽车的电力系统才能达到实现减少二氧化碳排放的目的 撰文克里斯托弗·施拉德尔（ChristopherSchrader）翻译刘彬那些驾驶电动汽车，或在街上看到电动汽车驶过的人经常会想：不错，这东西是真正的零排放。 那克里斯托弗·施拉德尔是一位来自汉堡的物理学家和科学。二十年来，他院颁发给工作PUNKT奖。确，特斯拉、电动版m、电动版和宝马3这7着风力涡轮机和能发电站接入电网，那些火力发电厂对气候造成的影响会逐渐减少，但并不会。而且制造汽车的工厂也会消耗能源。这部分排放最终也应该德·尔斯ds）表示，他在该校主要研究电动汽车的生命周期0

封面故 COVER境与预测迪特尔·（Dieereufel）态在2017夏季，IVL典环境科学发布电池生产数据报告时，德国《（DerSpiegel）以《电动幻想（Stromillusionen）和《生（Ökoschwindel）为题了相关。但是之后没多久，德国生态态没有注意。在2013年之前一直担任德国城市的克劳斯·J·贝克曼（KlausJ.Beckmann）召集了15 ，信中称这 它们的电动或i3编写的环保宣传册中里并不会提池的生产过程。根据IVL瑞典环境科学的综述报告中的计算，每生1瓦时容量的电池，就会额外带来150~200千克的二氧化碳排放当量（度量温室气体排鲁厄理工学院的延·彼得斯（JensPeters）的团队20171月的一篇中得出的估算数值为

千）计算得出的数值140千克。而挪威科技大学工每千瓦时容量的电池会带来超过170千克的二氧化碳。对于最初电池容量为24千瓦时的电动版 车型现在的电池容量为36千瓦时，这意味着生产过程排放出的温室气体可能会增加50%。 师彼得·卡斯滕（PeterKasten）说，“ 些汽油或柴油足够低能耗燃油汽车跑上4万千米了，而此不是凭空来的：在它们从 速览

建设额外的能或风力发电设施能显著改善电动汽

责任编辑：韩晶晶两者的混合。根据德国环境2016的数据，平均每生1量会527二氧化碳。根据厂商发布的数据计算得出，现代的电动汽车oniq实际排放量为每千米60氧化碳，欧宝Ampera-e76克，雪铁

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布的数值和实际使用时的数值相似——但在后一种情况

《科 机动 2017年德国发电量（百分比来可再生来不可再生能到0，近。当然电动车不把这些碳排放实际只比燃油车少了0过0二氧化碳排放量。特斯拉就是这个类型，尽管它在电动V有 。电命不息们的 了求车”

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获得绿 ， 可在市场 ， 必须有一定二氧化碳排放，而在电池的生产过程中额外增加了5吨的要能行驶15万千米以上。一般的德国汽车用户大概要花10~12上往往来自传统能源发电厂，只是贴上了从其他地方如挪威来的绿色（在欧洲，用可再生能源发电

《科学人》德国版根据弗劳恩霍夫能系（ISE）数据绘如果不想这样，就得新建专供电动汽车的风电场或能电站。德国针对电动汽车开设的咨询机构国家电动汽车平台就提出了这一要求，但是同时也将用户在电动汽车之前就设置到自家屋来国应用生态在2017年5月的一份报告中就表扬了t来如果了欧宝Ampa-e用户在自家屋顶上建

能电池板来为汽车充电，每千米的二氧化碳排放量就据2016年德国单位发电量的平均二氧化碳排放量计算的。证表示，电动汽车有12％~16％的优势。黑尔默斯最近的一项研究也认为电动汽车更有环保优势2013年德国在每千瓦时的排放量还比当时下降了10%。托伊费尔的团队在2017年发布的报告也认为，众多研究之间的差异最终都可归结到细节上：同样大责任编辑：韩晶晶 （左图）电产的根地不生过使大（右图）

要达到不切实际的30万千米。在设计他们的Vii.M电动汽车时，安装了一个通过燃烧生28%。这会让宝马i3每千米里程的排放量从66克降到给材料带来负担。此外，如果在超过充电容量85%时还封面故 COVER 到233~376克二氧化碳每千瓦时。家预计，一旦特斯拉创始人埃隆·（ElonMusk）在内华达州建成靠自身屋顶能运作的巨型电池工t

在德国西部吕嫩的一个中试项目中，戴姆勒公司用电动版Smart的汽车电池系统组装了一个13瓦时的电网储能系统。（上图）来2013年委托弗劳恩霍夫系统与创新进行的一项研补买车时出付出的高价。此外，根据挪威学者巴斯·霍来责任编辑：韩晶晶 数用户电动汽车来替换现有的汽车。因此，根 繁忙的十字路口尤其如此。贝克曼联合15名交通领域教 技术的汽车。还有用氢气的电池汽车。在未来，我们气主要的来源还是天然气。在这种车中，电池负责发

和，最终为天然气汽车提供。也就是说，尽管用。2017年11月，在德国的一次跨党派会议上， bofRome，关于未来学研究的国际性民现在，我们可以得出结论：电动汽车并不一定像德国确实有望在未来让道路变得更为环保——也有人认为须采取正确的措施：电动汽车的生产和使用必须变得更为高效；它们用的电力应该由专设的可再生能源发电设施供应该出台措施，对使用大功率发动机和超大电池扩展阅读Helmers,E.,Weiss,M.:AdvancesandCriticalAspectsintheLifeCycleAssessmentofBatteryElectricCars.In:EnergyandEmission5,S.1–18,He,H.etal:WeiterentwicklungundvertiefteysederUmweltbilanzvonElektrofahrzeugen.amt,Texte27/2016Peters,J.F.etl.:ThevinenalmatofonBresandtheRoleofKeyParameters–ARevie.In:RenewableandSustainableEnergyReviews67,S.491–506,2017Teufel,D.etal.:ÖkologischeFolgenvonElektroautos.IstdiestaatlicheInstitutHeidelberg,UPIBerichtNr.79,2.Auflage2017Timpe,C.etal.:HandlungsbedarfundoptionenzurSicherslungdesKlimavorteilsderElektromobilität.Endberichtzum»WissenschaftlichenyseundDialogvorhabenzurSicherslungdesKlimavorteilsderElektromobilität«(Vergabenummer16EM2111)imAuftragdesBundesministeriumsfürUwltNaturschutzundrtist,Freiburg 电动机驱动未撰文马丁•多普鲍尔（MartinDoppelbauer）翻译刘彬审校钱煜电动机已经有将近200年的历史了。1834年，在德国柯尼斯堡（Königsberg，工程师莫里茨·雅各比（MoritzJacobi）建造了第一台不再只停留在演示层面，而是能实际应用的电电机领域的进展非常迅速。一方面，这要归功于现代材料，比如稀土制成的强磁铁；另原理是基于磁场的（参见66页“电动机的基本原华轿车里，大约装有100个这种电动机，广泛用于座椅调造价高昂。此外，磨损问题也会限制转子的使用。

于1888年由德国人弗里德里希·奥古斯特·哈舍尔汪德（FriedrichAugustHaselwander）在直流电动机的基础上体，但需要相对复杂为了改进电动机，设计师利用计算机详细模拟了磁场、电子电路和材来源：马丁•多普鲍尔（Martin封面故 COVER 才会产生扭矩。1888年3月，意大利人伽利略·费拉里斯（GalileoFerraris）在都灵一场广为人知的 （PMSM）。但直到20稀土强磁铁出现后，永磁同

马丁·多普鲍尔是德国卡尔斯鲁厄理工学院电气工（AlNiCo抗性（矫顽力）小，因而不适合制造电动机。从20世纪60年 2070磁铁。最初是钐钴合金（SmCo，磁能高达每立方米年能更是高达每立方米450千焦。钕铁硼磁体还需要稀速览十九世纪以来，三相电动机已经广泛用

在电动汽车发动机方面，工程师可以利用更

中 开发的原型电动机已经比最 责任编辑：龚聪约占60%。铁很容易被大气中的氧气氧化，因此成品磁体 列车都装载着功率重量比低于每千瓦1千克重量的电动机，瓦连续功率只需0.1千克重量的发动机也有可能实现。这种电动机，比一级方程式使用的最好的内燃机都要强

为了让磁场驱动电动机，需要洛伦兹力——即物体之间的就属于后者。对于“软磁”材料来说，0是超过一定的电流强度后，磁通量密度就几乎无法再提磁通量与通过线圈的电流一起产生了驱动电动机的（即转子的的半径定子（静止的 N

生了旋转磁场，转子转转（可运动的定子中的铁芯传导磁 =电流流向纸=电流流向纸

左右绕组产生的磁 的均匀旋转磁场是通过相位差为120度的正弦电

D电时均匀旋转磁封面故 COVER%机越轻，所需空间就越小，车辆加速时消耗的能量就越少。例如i3电动50。它有着75千瓦的连续输出功率，因此功率重量比达到了每千瓦0.67千型机，重量仅为13千克，连续输出功率为70千瓦

在励磁同步电动机（FESM）中，转子中的线圈产异步电

转子内部的在外部磁场的作用下，转子的内部出现感应电流，进而产生感应磁场。

永磁同

励磁同

转子中的永磁 缠绕在转子上的线动机在连续运行时，最大的电流通常为5~10万安培。在加速阶段，短期的峰值负载能达到每厘米20万安培。这时，额外的热量会暂时责任编辑：龚聪应的高频交流电。现在交流电的频率已经能达1000转速超过每分30000后就会一个瓶颈，很相匹配。通常，两者之间的比值约为10，因此电动机需要90%上。 额外重量。即便是特斯拉MoelS4.4内

范围内，可用功率能将汽车0（静止时）提升到最大临得电动机的功率重量比总体上提高了10倍。如果拿实验 本文审校钱煜平是汽车工程系助理研究员 撰文多米尼克·布雷塞尔（DominicBresser）翻译刘如 如的最 化石的消耗。近年来，生物质能、能、风封面故 COVER但这些可再生能源也带来了新的，那就是如何高效此类能源。只有做到这一点，我们在有实际需求时此外，我们日益增多的移动设备，例如智能、笔记本电脑和电动汽车也需要便携持久的能量。尤其是电动汽车，更是需要在范围内沿着交通路线建设大批电力 前法相比，电池的工作原理有所不同：不是通过燃程释放出能量。电池的电量能够相对无损地重新释放出来，有时候能效甚至能超过90%。 自1991年

多米尼克·布雷塞尔着亥姆霍兹电化学储能研究所的一个科研团队，该正在研究用于锂离子电为钴锂氧化物（LiCoO2），或用镍、锰等金属替换部分钴而除了能够高密度载流子的合适电极材料，电池还用加入六氟磷酸锂L6等导电盐的。尽管最上形成稳定的薄膜。这层所电解质界面膜”SEI） 2量密度。电动汽车制造商长期以来使用i：MnCo=1（单位重量材料可的电量。对于较新的电池，该比165~180毫安。随着镍含量的进一步增加i：Mn速览 锂离子电池因能量密度高，最适合用在电

锂氧电池或氧化还原流体电池可以作为替

责任编辑：韩晶晶极极极 +墨加到超过每克185毫安时。长期稳定的晶体结构。大多数电池使用的是磷酸铁锂电位，从而增LFP

18伏，从而密度。另一方面，镍取代锰可以防止+离子从阴极材料中溶出。当较不稳定的M+离子通+和+能量密度。至少从理论上讲，硅具有每克3580105发生变化，导致阳极材料膨胀，从而显著减低了循环的 破的技术或池太用电 充阳阴储储金属多孔电阳极释放出电子。锂离子（红色）在多孔碳制成的阴处与空气中的氧气（蓝色）反应生成过氧化锂（LiO氧化还原液流电池的作用原理是基于两个独立的电解质回路中发生可逆化学反应。只有质子（）才能通过中间的选择性膜，从而维了电荷的平衡。钒离 ）很适合被用作此类电池的反应活性成分子结合形成过氧化锂(LiO2)的氧气更是大量存在于空气当

研发人员同样将希望寄托到了锂氧或锂空气电池身0阴锂责任编辑：韩晶晶在许多领域替代锂电池，例如可再生能源的固定。这入 在0℃左。种中含移离的固体陶瓷电解质将液态钠阳极和同为液态的硫阴极分隔解的 为0放电能高（约。不，产质量陶大 零排放电池研究活动（ZeroEmissionBatteryResearch电池以较低的温度（约270℃）工作。然而，ZEBRA化学活性成分的溶液被在外部

离子在阳极处被氧化为V3子，释放出电子，使阴极处的V5还原V4+。为了让电荷保持平衡，阳极电解质循环回路中的质子（H）会通过离子交换膜进入阴极。谈到氧化还原液流电池的优势，高达80%的能效和长达1万次充放电循环的就已经足够了。但是它同样有缺点：钒性，电池的能量密度也相当低，而且电池风力涡轮机生产的电能。然而，该技术在电动车 过程：相 扩展阅读Bresser,D.,Passerini,S.:ElectricalandElectrochemicalEnergyStorageApplications.In:Badescu,V.etal.:AdvancedPowerEngineering.CRCPress,BocaRaton,imDruckEnergyStorage:CurrentCellMaterialsandCompo-nents.In:Meni,C.etal.:AdvancesinBatteriesforLarge-andMedium-ScaleEnergyStorage:Ap-2014,S.125–211撰文马蒂亚斯·布谢特（MatthiasBuchert）翻译刘电早在2015电封面故 COVER至会助长。因此，为了避免这些，汽车行业2017，我和德国国际环保（Öko-Institute）的同事一起，开展了一项叫做“电动汽车可持续性供应”），很多地区带来性。因此，将升温幅度控制在4C并不可取，但鉴于全球化石的消耗量仍在增加，这种到2100年时，要想让地球的平均温度在第一次工命前的基础上升温幅度不超2C，那我们就需要一些更

马蒂亚斯·德国达姆施塔特生态资源与汽车部门的，负责制定可持续发展的未来。源充电，此33电动汽车。在轿车领域，使用新能源的汽车仅5%。倍，汽车总数将增加18将增30%（2015相比约增1900。电动汽增长得，约4700辆1400%。还有约使用新能源的汽车将占全球汽车总量16%，占全球汽车总销售额37%。如果相关的气候保护措施继续执行下去，那么到 ，全球变暖朝着4°C情 素是否可能出现短缺的问题一直没有定论。在电池中，锂-们想知道，这些关键原材料在的储量有多少？在未来速览长期来看，生产锂离子电池的关键原材料

现在，部分废旧的汽车电池已经得到了回

责任编辑：龚聪 新能源的汽车全球汽车销量（百万辆汽车每年内燃机汽混合动力汽插电混合动力汽电池汽

全球汽车数量（��亿辆汽车内燃机汽署混合动力汽署插电混合动力汽电池汽根据地质局（USGS）的矿产资源报告，全球锂资源（位于地壳中）的探明储量5300国家的锂储量加起来占全球锂储95%上。2°C下2030年，锂的需求量将达到每10倍以上。如果汽车行业的电气化水平很低的话，那么4°C2050的需求量仅是2°C情景下

钴资源的探1.45这里面只有约17%也就是说，陆地上的钴储量是700余万吨，而深海矿藏尚刚果一共开采了64000吨钴，约占全世界产量的60%。半的钴储量都位于刚果，紧汽车行业的发展，2030钴的需求将达262050到16.5万吨。通过比较供需，我们发现在21世纪，钴的供应应该 封面故 COVER 或者由于现在已经达到了将30%回收率（铂），再或

回收废弃锂离子电池中的关键材料，或以避免出现这我们预计，到2030年，回收汽车电池带来的二次动汽车行业40%的锂和钴需求。鉴于电池回收技术的进从电动汽车中回收大型电池的方法如下：当电池被小的管理系统及其他部件分离开来；接着，利用现有的回收厂回收铝、铜和其他金属；对于通过电化学反应发电的锂电动汽车锂离子电池的钴需求量（千吨�°C（初级钴�°C（再生钴�°C全球产

2018年矿产商2018年矿产商品概电动汽车锂离子电池的锂需求量（千吨�°C（初级锂�°C（再生锂�°C全球产 未来30年，全世界对锂和钴的需求可能会大幅增加（上图

数据来源国际环数据来源国际环全球探明储全球资源储每年生产责任编辑：龚聪 其他类型的车辆类型车辆的电动的所有车中，三分之一都是电动车（尽管几乎全 离重物将需要超大容量的电池，或在主要线路架设两轮电动车销量将增加到每年1.5亿量。未来，超过 人员或货物。但在绝对数值上，预计2050年新增的电动车和电动卡车，只是新增电动汽车和电动两轮工厂每年熔化多达7000吨废电池，将其冶炼成铜、镍、到95%。司从2017渣中提取锂。回收锂是减轻开辟新矿

2016，位于德国雷菲尔德市的Accurec离子电池要比从开采新金属更具可持续性。同时，所 意味着，电动汽车的旧电池只有50％的回收 由于锂离子电池预计将在汽车领域获得更广泛的应除了制定，提倡使用二手原材料以外，我们扩展阅读Elektromobilität.SynthesepapierzumRohstoffbedarffürBatterienund LtoecIIfürLthmIonen-Beien(Stand09/2016).Öo-Institute.V.(Hg.),Berlin,2016Hagelüken,C.:RecyclingofLi-IonBatteries–ImperativeforSustai-nableE-Mobility.AdvancedAutomotiveBatteryConference,Mainz2018InternationalEnergyAgency:EnergyTechnology s2016–To-wardsSustainableUrbanEnergySystems.2016U.S.GeologicalSurvey:MineralCommoditySummaries.马修·冯希佩尔是丹麦尼尔斯·波尔国际学院的博士后。自从他去导师寻找一个暑期与ArsTechnica的科学编辑讨论“理论”的定义后，他也开始进行科学活动。他的博客 撰文马修·冯希佩尔（MatthewvonHippel）翻译张大型强子对撞机（LHC）是人类有史以来建造的最大机器。它汇集了100多个国家的资源，可以将质子加速到光速的大99.999999%。质子对撞时，会成它们的组成部分（包括夸克和将夸克粘合在一起的胶子，并产生新的粒子。正是通过这样的过程，大型强子对撞机在2012年首次探测到了希格斯玻色子。在粒子物理学标准模型的粒子中，希格斯粒子曾是缺失的最后一个。现在，物理学家希望大型强子对撞机能找到一些真正全新的东西：现有理论中没有的粒速览：ATLASExperiment,：ATLASExperiment,©2016在一个名为振幅学的领域,科学家正在开发尖端数学工具来处理这些困见过的粒子，为更次的物理理论打

，知到测么毫用处。这就是我的研究领域。关于LHC，的概现。质的大我隔一色？些 粒方互（是能多在理家学加，找

数学有160出席了振2018（Amplitudes2018）会议，其德（NimaArkani-Hamed）和雅罗斯拉夫·特尔恩卡言描述某些振幅的方法）在2013年登上了诸多，在电视剧《生活大》（TheBigBangTheory）里，谢·珀（SheldonCooper）也涉足了振幅学。最近，我们向前迈出了一大步，了那些已经被我

费曼图：……和希格斯玻色子最终的速希格斯玻色 胶曼图的图形。这些图是物理学家理查德·费曼d 夸Feynman）在1948年发明的。假设我们想知道两个胶子合并形成希格斯玻色子的要绘制代表已知们必须根据标准模型的规则在图中间绘制的粒子线

……我们仍不知道圈的情况。积分：方程曲线下方的面积

积 计算的曲线下面这块区域的b∫b

积分面积

f(x)x 须将每种可能性加起来，使用你的高中数学知识（积分）,把虚粒子子路径移动，可能会画出一个闭合的圈：一条路径最终回

制图：珍·克里斯琴森（Jen小数点10是所有科学领域中最精确的圈，乘上41/137系数再多的话，你所有10个小数位制图：珍·克里斯琴森（Jen责任编辑：韩晶 胶和有理数（分数。2你可以写出一个代数方程，比如x22，2LHC没有那些电磁力实验那么精确。目前，它的测量的计算已经够复杂了。例如，物理学家·方式，但最终的仍然是17页的复杂积分。这个长度但在几个月后，另一个团队成功用两行写出了相同的结果。该团队是由三位物理学家马库斯·斯Vergu）和阿纳斯·沃洛维奇（AnastasiaVolovich以及一位数学家亚历山大·B·贡恰罗夫（AlexanderB.

cos(x)isin(x)（e，i1。这里面的三个函数，sin(x)、cos(x)和eix2π让x02π，则函数重复，再次得到相同的函数值。2π是一个周期，因为它是eix过的距离，但发现周长就是2π。在这种情况须求解方程zeix。再次回想高中时代，利用贡恰罗夫的技巧，一张复杂的费曼图可以用一个积分来表示积分：f(xba=我们可以把这个积分分解为性质类似于对数的字母。 E...用一个圆来表现欧 ，并把它投影到时间轴这些字母遵循一种基于对数之间关系的“语eix=cosine(x)+isine自然对ln(AB)=ln(A)+sine例如，A与B乘积的对数等于A的对数加B的对数实CFABED=CFAED+CFBEcosineC的n次方的对数等于n乘以C的对ln(Cn)=我们可以把相同的规则运用于我们的字母表，来进行费曼图计算DBA=n×DACB虚如果贡恰罗夫的字母表技巧只是能给期节省点空间,它不 你懒得思考,可以用计算机按照每个可能的顺序速度)。然后，我们开始用这个字母表拼写单（JohannesHenn）使用这种技术为一个三圈计算找到责任编辑：韩晶 合适的“单词。我在2013年加入了这个团队，当时我从长岛的院溜出来,整个冬天都在斯坦福大学的SLAC 为迪克逊工作。与当时也是的杰弗里·彭宁顿（JeffreyPennington）一起，结果算进行比较的形式。我们得到的不是17页了，而是变成了800页，而整个计算过程一张费曼图都不用画。从那时起，我们在计算中加入了的圈，我们的团队也在不断扩大我们正在处理7个圈的费曼图，我不知道新需要写多少页。当计算如此复杂时，贡恰罗夫的技实现就很让人高兴了！我们现在将结果在计算机文件中，大到足以让你认为它们是文件，而不是文本。度就越高。7个圈的结果可能比LHC量的、大约2圈左右的结果更精确，也可能比量子电磁学中的4果更精确。我说“可能”，是因为有一个问题：我们的7述真实世界是很的，并且存在许多。首先，我们一个椭圆。这种积分称为环面椭圆积分。 么棘手，但它们仍很麻烦。然而，随着LHC精度的提高，

环面上定义周期 定义周期椭圆积再次启动，届时将产生比以前多10粒子对撞。 推进到下一个前沿，解开那些看似无法的持久谜题本文译者张 理论物理所博士扩展阅读ClassicalPolylogarithmsforAmplitudesandWilsonLoops.A.B.Gon-charovetal.inPhysicalReviewLetters,Vol.105,Article.151605;October Six-GluonScatteringin narN=4Super-Yang-Mills,,availableatLoops,TreesandtheSearchforNewPhysics.ZviBern,LanceJ.DixonandDavidA.Ksowr;May2012.80 撰文理查德·康尼夫（RichardConniff）翻译林位于冰岛iheidi地区的地热发电厂内，注入井正在将从大气中分离的二氧化碳与盐水混合在一起，泵入地层深处的基岩中。不 能源替代化 不在2005年，间气候变化专门 （InterernmentalPanelonClimateChange）甚至认为，削到2050年将全球年净排放量削减为零可能也不够。气候目前，气候专家认为，须要实现负排放，才能经济和环境持续。要实现该目标，每年得从扔，而且还要把以前扔掉的不断地捡回来。德国墨卡托全球与气候变化（Mea-torResearchInstituteonGlobalCommonsandClimateChange）的·C·明克斯（JanCMinx）2018年开在2016年，为应对气候变化，全球几乎每个国家在签署升高幅度限制在1.5℃的范围以内（比极限值升高2℃的数科学家认为，只有将气温上升幅度限制在1.5℃以内，会升0.2℃201810月的一份特别报告中， 50～055℃气中额外排放一吨二氧化碳时，就必须从大气中清除一00～00 112030始，每年修建数百座

理查德·康尼夫是一位获过诸多奖项的科学作家，他的著作包括《物种追寻者： 狂追求》（TheSpeciesSeekers:Heroes,Fools,andtheMadPursuitofLifeonh..Norton 2011年。生物能源发电厂使用轮流种植的树木作为，通过设备存。其他简单的技术包括恢复被砍伐的森林、扩大已化碳的吸收量，以及将特定岩石后固定二氧化碳。步阶段，需要庞大的投入，同时伴随着巨大风2017大学的数据科学家安德里·E·（NatureClimateChange）上撰文称，他们发现如果不采全球气温将上升3.2℃，升温幅度为2.0~4.9℃。随后在发表于《院》（PNAS）上的一项研究中，得Xu，音译）与一位同事把超过3℃的气候变暖称为“5℃的气候变暖将会“对大多数人的生存构成”。让我们假设人类在本世纪内必须完成共10000负排放量应为200亿吨。那么，每一种捕集二氧化碳的方策略是最优选择？我们能否说服各国，在大幅削减二i为了将全球变暖幅度控制在1.5℃以内，在本世纪内世界各国需要从大气中除去0000找到碳捕集技术的最优组合至关重要。到

速览年，从空气中直接捕集二氧化碳的机器也以捕集

捕集每吨二氧化碳的净成本从 到“气候改造器”（CLIMEWORKS“气候改造器”（CLIMEWORKSMACHINE）大气中提取二氧化碳（。位于附近圆顶建筑内的注入井（）将二氧化碳注入深度超过米的，使武岩岩心上的白色条纹（3）20ers并进行的设备，每年可封存50吨二氧化碳。术每年可清100150也有人认为能达到350亿或400亿吨。面对如此的前景，许多科学家担心这可能会道德风险：人们会寄希望于通过技与气候变化的萨宾·福斯（SabineFuss）者认2050空气中直接捕集的技术每年清除4.6二氧化碳。，“

斯（JenniferWilcox）表每年捕100氧化碳，万识，对于在本世纪内实现规模化和高效的碳捕集工厂至0劳利目学罗气候致性最高的预

萨宾·福斯（SabineFuss）及其同事基于大 捕集二氧化碳

估算值的第一四分位数到第三四分位

红线是用于图表之间相互比对的基准

发电厂可通过燃烧产生能量或通过发酵生产，此过程产生的二氧化碳被收集后注入地层深处进行永久封存。该技术可实现， 。

消耗大量的能量。责任编辑：褚波 受 不确 不

降低大气中的二氧化碳水平的稳 下 术会存在一些副作用——既有 （某些技术，例如关于从空气中接捕集二氧化碳的技术 植树造 生物能 术成熟度”是基于一些测试和生物 期项目，评估一项技术是否可从空气中直

开始运用。如果在2050年之后，捕集二氧化 限制，还是在其他资源上与其海洋施 技术存在竞争关系，都可能影土壤固 这项技术捕集二氧化碳的潜力提升捕集成本。这一可能性显副作 ����年之后的趋“可能存在的二氧化 ”是指释放出原本存在 的二氧化碳

在图表的右端 数据数据来源:“Negativeemissions—Part2:Costs,potentialsandsideeffects,”BySabineFussetal.,inEnvironmentalResearchLetters,Vol.13,No.6,ArticleNo.063002;June2018

其注入）

草会吸收空气中的二氧化碳，将其到根部，并以有机碳的形式固定于土壤中。该过程可改善牧场的土壤质量，提供的动气候的荒废土地，每年能捕集37亿吨的二氧化碳。自然保护森林碳科学项目的布朗 氧化碳，也就是说，到本世纪末，我们能以每5~50元的成本250亿~1800吨的二氧化碳。国东南部的林木业种植经理在小叶松树（loblollypine样就

同样，通过采用更智能的轮牧制（pasturertion）除此之外，还有生物炭）技术。这种碳转30为00亿0另一项基于陆地的方案叫做生物能源结合碳捕集与技（boergyihaned，简称燃存在这些生物质中的二氧化碳会通过燃烧过程释放出会还低发电效率。因此，福斯认为S吨0年0亿S0斯预计，该技术能够以每吨50~200的成本，每年捕集20亿~40亿吨的二氧化碳。责任编辑：褚波估它对生态系统的影响。他们在文，这“并不是一术之间存在竞争与我们不能简单地将它们可能捕集的二氧化碳数量加起来。福斯我们需要做的是对各在实施风化增强技术的土地上，还可同时种植植物，为BECCS技术提供支持。 方公司（Southern）在耗费75亿后，于2017年放弃了在密西西比州肯珀县修建清洁煤电厂的新既然碳排放相当于向大气中倾倒，那么可以通过料发电厂的税法，以大约25每吨碳的价格征收碳排放税。然而，大多数都认为这项税法对于依赖化石前景。不过，情况可能正在发生变化。2018年初，国会批准了一系列出乎意料的激励方案。一项名为45Q的法案大幅提高了企业未来12年可以申请的抵达50的抵免。石油公司将的二氧化碳通过管道注入枯竭的油井中，从

或乙醇精炼厂排出的二氧化碳，并将其封存于，似乎的n）二氧化碳从待处理的废物变为一种可以的产品，可能是碳捕集技术、和市场的组合与协作，能让我们在的夏季可能是一个转折点。这个夏天，西部就像着了火一般。四大洲的人们都遭遇了的热浪侵袭。仅在一周内，就有数千名中暑患者被送往医院。气候科学家们放弃了之前谨慎的措辞，在《院》上警告全”。德国波茨坦气候影响名誉退休汉斯·约阿希姆·舍恩胡贝尔（HansJoachimScnhuber）告 而仅能养活10亿人。 扩展阅读NaturalClimateSolutions.BronsonW. etal.inProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesUSA,Vol.114,N.44