卷首语by严锋

在我们这个时代，就连对科学持最苛刻态度的人，也无法否定科学的巨大力量。但还是有不少人埋怨科学擦去了宇宙神秘的灵光，是理性乏味的代名词。这些人如果了解一点量子力学，对科学的刻板印象也许就会顿然改观。一只猫能够既生又死，一个物体能够同时呈现多种状态，两个物体之间具有某种神秘的联系，对其中一个物体实施的任何行为都会瞬间改变另一个物体的属性……这难道不比哲学更深奥，比文学更纠结？科学另一神秘浪漫的领域是生物学，其核心研究直逼生命的起源与本质，从另外一个方向解答世界的终极问题。

现在，一个更加激动人心的前景出现在我们面前，本期封面故事《生命在于量子！》将讲述一个不可思议故事，把科学中最神奇的两个领域结合起来，为我们认识生命提供了一个全新的视角。以光合作用为例。最近有实验指出，这种机制的效率可能来自于量子力学中最离奇的现象之一——量子态叠加。生物的其他一些能力，如酶的活动、DNA结构、嗅觉或候鸟的方向感，可能也源于量子机制。

生命在于量子吗？我不禁想起了刘慈欣的《球状闪电》，主人公的父母被球状闪电击中化为灰烬，大刘畅想球状闪电是一种量子态的“宏电子”，而被其击中的死者也是进入了一种量子态。这当然只是一种把宏观与微观层面结合起来的科学幻想。而正在兴起的量子生物学，则是实实在在地把微观粒子与宏观生命结合起来的科学努力。

本期另一个惊悚的话题是关于世界末日的，这也是近一段时期的老生常谈了，但是《世界末日的二十个脚本》应该是同类文章中最全面的一篇，里面有一些末日场景恐怕是你无论如何也没有想到过的。比如，量子真空坍塌……怎么又是量子！宇宙建立在物理学家所说的“量子真空”之上，真空可能存在几种状态。如果目前这种充满能量的真空陷入真正一无所有的状态呢？还是让我们抓住现在，珍惜生命吧！

本期目录

封面故事：生命在于量子！

生物学家们早已广泛证明：生命是化学反应的奇迹。但这并不是真相的全部！因为最新的研究表明，生命同样还会从量子效应中汲取力量。量子效应甚至可能是DNA以及光合作用的奥秘所在。

探索：

魔鬼巨星

R136a1的质量竟然是太阳的300倍！这完全颠覆了天体物理学家们的想象。

重建巴方寺

散落在热带丛林中的30万块巨石，是神秘的吴哥瑰宝巴方寺留给我们的遗产。随我们重返修复时那片无与伦比的工地吧。

核废料该怎么办？

在地下储存库掩埋放射性废料曾被认为是一个一劳永逸的方案。但如今这种处理方式受到了质疑……

昆虫的翅膀信号灯

若将苍蝇、黄蜂或任一飞虫置于黑色背景之上，它们的翅膀便会瞬间幻化出色彩斑斓的花纹。时至今日，人们方才醒悟：小小的翅膀不仅充当着昆虫间相互交流的媒介，甚至还能帮助科学家区分外形相似的物种。

幸存的银杏

面对威力巨大的原子弹攻击，一些树木居然渡过了难关，它们到底有什么法宝？

世界末日的二十个脚本

人类在20万年前出现，但却无法保证自己能永远存在。是什么将导致人类灭亡，流星，火山喷发，还是更高级的物种？让我们对这些悬于头顶的威胁来一次小小盘点，并配以电影大片的剧照。

专题：

超导，你离生活有多远？

100年前，人类首次发现超导现象，这一发现对人类社会产生了日趋深远的影响，在中国，科学家们在探索超导理论和应用方面付出了巨大的艰辛，取得了令人瞩目的成就。

回收日常生活能量

行走、说话等小动作会释放能量。为了使之不被白白浪费，人们研发出五种巧妙的能源收集与利用装置。

智能汽车

无人驾驶的“智能汽车”只是天方夜谭吗？才不是呢，今天的梦想即将成为明天的现实。强大的电脑，多多益善的传感器，这就是未来智能汽车的成功奥秘。

健康：

癌症来自远古？

如果癌症远非一种进化病，而是一种早期多细胞生命机制的健康形态呢？这个振聋发聩的假说令生物学家们始料未及，尤其意外的是，它竟然出自天体物理学家之口！

 瞳孔诊病

眼睛不但是人类接受外部信息的器官、传递情绪的载体，还是诊断疾病的新方法。

专栏：

科学外史：水运仪象台：神话和传说的尾巴

惯性参照系：粒子物理终于有了新发现？

庖丁解龙：恐龙是怎么变酷的？（十一）——现在，我最酷！

动手：

提取DNA

尽管这似乎让人难以置信，但自行提取DNA并使其看得见、摸得着，这的的确确比调配一份美味的酱汁还要简单快捷！

读图：

定格看不见的秘密

“时间啊，请停下你的脚步……”没有任何事情可以难倒雅克·翁沃。这位出身工程师的摄影家建构了一些绝妙的装置来捕捉那些我们曾经以为不可能抓住的瞬间。

【封面故事】

食品的蓝色革命

撰文／莎拉·辛普森（Sarah Simpson）

人口的激增，让地球的粮食供应面临严峻的考验，科学家预计，到2050 年，我们需要增加70% 的耕地，才能养活人类。但地球上根本没有这么多可增加的耕地。于是，科学家转向海洋求助：在远离海岸的开阔海域中养鱼，可以给人类提供足够的营养。人类食物的蓝色革命，正在拉开序幕。

【热点追踪】

警报：地震60 秒倒计时……

撰文／理查德·艾伦（Richard Allen）

在地震面前，人类并非束手无策。地震监测系统能够在大地震来临前几秒到几十秒内发出警报，而正是这短短几十秒内，可以立即让列车停运、电厂关闭，民众也可以躲避到相对安全的地方，从而拯救大量生命。

【生物·医学】

大脑中的精神医生

撰文／加里·斯蒂克斯（Gary Stix）

不管受到多大的压力或多严重的打击，绝大多数人的精神状况都能在一段时间后恢复正常。但这种强大的恢复能力从何而来？科学家揭开了其中奥秘：在我们的大脑中有一个精妙的平衡机制，当我们受到的压力太大，或者情绪太过激动，这种机制就会触发一系列神经化学反应，使情绪回落到原来的平衡点上。

精神病学发展简史

撰文/褚波

在培养皿里制造疾病

撰文／史蒂芬·S·霍尔（Stephen S. Hall）

科学家发现了干细胞的新用途：从患者身上提取皮肤细胞，经过培养、诱导、转化，最终在培养皿中重现了疾病发生、发展的全过程。利用这种技术，科学家不仅能更快捷地研究某些疾病的发病机制，还可以据此寻找能治疗不治之症的药物。

【naturenews ·自然新闻】

低成本搜寻外星行星

撰文／李·比林斯（Lee Billings）

在太阳系以外寻找行星，不像人们想象的那样昂贵。几台不用太大的望远镜，结合先进却不算太贵的光谱分析设备，就能在太阳附近的低质量恒星周围找到有可能适宜生命生存的行星。

外星地球即将现身？

撰文／尤金妮亚·塞缪尔·赖克（Eugenie Samuel Reich）

2009 年发射升空的开普勒探测器，主要任务就是弄清银河系中类似太阳的恒星有多大的比例被类地行星围绕。尽管开普勒已经确认发现了十多颗外星行星，但没有一颗像地球这样适宜生命生存。在尚未证实的几百颗候选行星之中，会有另外一颗“地球”存在吗？

进化树上的问题虫

撰文／埃米·马克西门（Amy Maxmen）

无肠目动物代表着约5.6 亿年前动物进化史上的一个关键阶段——动物由简单的海葵状生命体发展到现今遍布全世界的复杂生命的过渡时期。而无肠目到底该被放在进化树的什么位置，一些新研究引发了争论。

十大社会科学问题

撰文／吉姆·贾尔斯（Jim Giles）

社会科学面临一系列重大挑战，集中资源解决关键问题尤其重要。顶尖社会科学家经过会议讨论列出的十大关键问题，就是研究者应优先研究的领域。

让致病危险无处藏身

撰文／布兰登·博雷尔（ Brendan Borrell）

危险无处不在：你吃的每一口食物、呼吸的每一口空气、接触过的每一样东西，都可能含有致病因素，成为引发疾病的导火索。现在，科学家正在开发一些新技术，可以记录你接触过的每一样东西。对记录结果进行分析，就可以让致病危险无处藏身。

【气候变化】

降雨带抛弃雨林

撰文／朱利安·P·萨克斯（Julian P. Sachs）

康纳尔·L·梅尔沃德（Conor L. Myhrvold）

通过绘制公元800 年以来的赤道降水图，科学家分析出了到2100 年热带地区天气可能发生的变化：全球气温小幅度上升，给赤道带来丰富降水的雨带将会大幅北移，让热带雨林和咖啡、香蕉等作物的主要产地陷入绝境。

【天文学】

环绕水星

撰文／斯科特·L·默基（Scott L. Murchie）

小罗纳德·J·维瓦克（Ronald J. Vervack, Jr.）

布赖恩·J·安德森（Brian J. Anderson）

水星是距太阳最近的行星，过去从未被人类的探测飞船环绕过，不过这种情况已经成为了历史——经过7 年的飞行，NASA 的信使号飞船已于3 月18 日顺利抵达水星，展开了为期一年环绕水星的探测任务。为什么环绕水星如此困难？信使号此行又有什么目的，想要破解水星的哪些谜团？

【考古学】

重新解读巨石阵

撰文／威廉·昂得希尔（William Underhill）

耸立在英国索尔兹伯里平原上的巨石阵一直是考古学界的未解之谜。在最新的科学技术的帮助下，这座史前建筑遗迹的轮廓越来越清晰：巨石阵并不是孤零零地呆在那里，它只是一个更宏伟的仪式场所的一部分。

【对话】

组建全球抗癌联盟

撰文／玛丽·卡迈克尔（Mary Carmichael）

昂贵的医疗费用，让癌症患者不堪重负。科学家提出的一种全新抗癌模式，或将改变这种局面：联合全球顶尖的医院、研究机构、制药公司，组建一个全球性的抗癌联盟，把各地患者的组织样本递送到顶尖医院进行诊断，然后从合作单位调集相应的药品。这意味着，即使你身在偏远地区，同样可以接受全球最好医院的诊断和治疗。

【读图】

解读神经元的对话

撰文／卡尔·斯库诺弗（Carl Schoonover）

【前沿扫描】

向芯片移植器官 / 恐龙骨骼：艺术还是科学？

野牛与猛犸象的远古对决

“沃森”踏入商界

打造十亿像素照相机

诡异的太阳

护士：医疗改革的关键 / 光控大脑成为现实

行星公证人

产自离心机的美味佳肴

从iPhone到SciPhone / 人类面孔千年不变

【专栏】

【图表科学】

致命小行星

撰文／马克·菲谢蒂（Mark Fischetti）

【论坛】

自由与匿名

撰文／乔纳森·齐特雷恩（Jonathan Zittrain）

【健康科学】

不知情的知情同意书

撰文／黛博拉·富兰克林（Deborah Franklin）

任何一次手术前，医院都会让患者签署知情同意书。但这份本是为了让患者及家人了解手术利弊的同意书，却更像是医院的免责声明：上面一大堆医学、法律术语……

【小有科观】

可畏的对称性

撰文／李淼

【另一种鼓声】

来自哲学的启发

撰文／高涌泉

【技术档案】

科技信徒背后

撰文／戴维·波格（David Pogue）

【怀疑论者】

金融欺骗

撰文／迈克尔·舍默（Michael Shermer）

【反重力思考】

未来就在眼前

撰文／史蒂夫·米尔斯基（Steve Mirsky）

【经典回眸】

裁军经济学 冲向南极 钟表匠

【封面故事】

肥胖浩劫

撰文／戴维·H·弗里德曼（David H. Freedman）

肥胖已成为席卷全球的灾难：从上世纪90 年代到今天，中国的肥胖人数增长了3 倍，美国的超重人数更是超过全国人口的2/3……伴随着肥胖而来的，是心血管疾病、糖尿病等一系列致命的并发症。但与此同时，肥胖疗法的研究却陷入停顿，安全有效的减肥药物迟迟未现，我们如何阻止肥胖浩劫？

肥胖研究简史

撰文／褚波

【心理学】

语言塑造思维

撰文／莱拉·博格迪特斯基（Lera Boroditsky）

在澳大利亚的一个原住民小部落里，5 岁的小女孩可以准确无误地指出各个方向；中国孩子能更快地掌握十进制；说希伯来语的孩子则会比说芬兰语的孩子早一年理解自己的性别。这就是语言的力量——不同的语言可以赋予人不同的认知技能。

人为什么会做手势

撰文／苏珊·戈尔丁-梅多（Susan Goldin-Meadow）

不管对方能否看见，我们在讲话时都会做手势。甚至先天失明、从未见过别人做手势的人也不例外。我们为什么会使用手势，手势究竟传达了怎样的信息？

【自然】

自然保护区死于“自然”

撰文／埃玛·马里斯（Emma Marris）

国家公园是自然保护区的形式之一，意在维持一个区域的原始自然景观。但是，气候变化让它们再也无法维持原生态。管理者必须进行抉择：是放任自然保护区的景观随气候变化而变化，还是进行大量人为干预，维持该区域生态系统的完整？但不管作出哪种选择，国家公园都不可能再保持“ 自然”的原始状态。

名不副实的海洋保护区

撰文／丹尼尔·克雷西（Daniel Cressey）

全球有5 000 多个海洋保护区，但它们或因太小而没有发挥作用，或仅仅做到“以邻为壑”，让渔业和水污染转移到了相邻海域。这些名不副实的海洋保护区，怎样才能发挥真正的作用？

科学家应该回应微博吗

撰文／阿普娃·曼达维利（Apoorva Mandavilli）

今天，科学家的论文一发表，不但要遭遇来自同行的批评，还必须面对来势汹汹的网络——尤其是来自微博的评论。全新的沟通方式，让科学家遭遇前所未有的挑战。

红外线能诊断精神疾病吗

撰文／戴维·奇拉诺斯基（David Cyranoski）

日本的医院开始运用近红外成像术（NIRS）来诊断精神疾病，但批评者认为这种技术尚不适合用于临床。

第三类视觉

撰文／柯里·洛克（Corie Lok）

眼睛里除视杆细胞和视锥细胞外，还存在第三种感光细胞。

它的发现将颠覆视觉研究的金科玉律。

【对话】

为“入侵物种”平反

采访／布仁丹·博聂尔（Brendan Borrell）

全球各处都能看到外来物种，传统观点常常把这些生物看作是破坏本地生态系统的可怕“入侵者”，必须全部清除。但生态学家马克·戴维斯认为，外来物种被妖魔化了，大多数外来物种都是良性的，不必对它们赶尽杀绝。

【天文学】

平民卫星

撰文／亚历克斯·方（Alex Soojung-Kim Pang）

鲍勃·特威格斯（Bob Twiggs）

人造卫星不再只是少数机构和超级财团才用得起的昂贵工具。标准化的微型卫星正在进行各种在轨实验，其费用非常低廉，任何一家公司、一所学校，甚至一般的航天发烧友，都可以用它们来开展自己的太空活动。

X射线新天眼

撰文／菲奥娜·哈里森（Fiona Harrison）

查尔斯·J·黑利（Charles J. Hailey）

133 个同心圆玻璃筒一层层嵌套在一起，构成了核光谱望远镜阵（NuSTAR）的一个镜头——这台X 射线空间望远镜将是天文学家窥探宇宙隐蔽角落的最新利器。

【医学·健康】

染色体动了 疾病来了

撰文／汤姆·米斯特利（Tom Misteli）

在我们的细胞核内，染色体的位置并非随机分布，它们与基因、蛋白分子和一些细胞机器构成了一个精妙的系统，在这个系统的作用下，每条染色体都在细胞核中占据着一个自己偏爱的、最适合发挥功能的位置。一旦系统中某个环节失常，染色体在细胞核内擅自移动，肌萎缩、癌症、早衰等疾病就会接踵而来。

如果“灵魂”可以出窍

撰文／米格尔·A·L·尼科莱利斯（Miguel A. L. Nicolelis）

科学家畅想着一个疯狂而让人神往的“脑网络”时代：我们或许可以与同事脑对脑直接沟通；可以用脑电波将我们看到的激动人心的场景发射到移动硬盘里存储；瘫痪病人可以用脑电波控制机器，摆脱轮椅生涯；每一个人一生的所见所闻所想，以无可替代的第一人称视角保存下来，并可以随意下载。

运动提高孩子智力

撰文／史蒂夫·阿扬（Steve Ayan）

坚持身体锻炼是否能够增强小学生的脑力？健康的孩子就会在学业上取得更高的成就吗？研究人员设计了很多测试，进行了多项实验，结果发现身体健康与优秀的学习成绩之间确实存在某种关联。

【科学史话】

杰斐逊的驼鹿

撰文／李·杜盖金（Lee Dugatkin）

18 世纪法国著名的博物学家布丰伯爵认为，美洲大陆上的生物都是退化的物种，包括土著居民和移民的后代。美国的开国元勋们奋起反击这一理论，杰斐逊认为，一只大型驼鹿是击溃欧洲人“美洲物种退化”这一观念确凿无疑的证据。

【社会学】

假名牌的心理学成本

撰文／雷·赫伯特（Wray Herbert）

穿戴假名牌会让你说谎、骗人，变得尖酸刻薄。

【前沿扫描】

维生素D要补充吗

寄生虫能治病

住得越挤人越胖? / 为什么你不如朋友受欢迎

啤酒面糊 煎炸更美味 / 既非石墨 也非钻石

巴格达追鸟人 / 寒冬是万恶之源

透视流感病毒 / 成群结队的粒子

香臭因人而异

“全力”以赴 / 死于塑料

“雪球地球”引爆生物进化

【专栏】

【健康科学】

YouTube 疗法

撰文／凯蒂·莫伊斯（Katie Moisse）

治疗普通感冒

撰文／韦罗妮克·格林伍德（ Veronique Greenwood）

【生命的壮阔】

“ 健康犬”会传播狂犬病毒吗

撰文／严家新

【天人集】

野性的呼唤 在水泥丛林中

撰文／王道还

【论坛】

僵局不僵

撰文／弗兰切斯卡·格里福（Francesca Grifo）

【技术档案 】

开放还是封闭？

撰文／戴维·波格（David Pogue）

【图表科学】

恋爱中的大脑

撰文／马克·菲谢蒂（Mark Fischetti）

【怀疑论者】

胡迪尼的怀疑论忠告

撰文／迈克尔·舍默（Michael Shermer）

【反重力思考】

倒霉蛋的生涯

撰文／史蒂夫·米尔斯基（Steve Mirsky）

【经典回眸】

金星大气 气候怀疑论 火花的乐趣

卷首语by严锋

网络上流传着一些QQ自动回复的段子，看了令人捧腹。这些自动回复都是固定的一个字或一句话，但是在特定的语境下，竟然也回应得有模有样。当然现在还有许多更加先进的聊天机器人，用以模拟人类的自然会话，其终极努力是要以假乱真，通过著名的图灵测试。一年一度的勒布纳人工智能奖（Loebner prize）奖励能欺骗人类聊天对象的计算机程序。Bruce Wilcox开发的Suzette聊天机器人愚弄了一位裁判，赢得了2010年度的勒布纳奖。

图灵当时预言，50年后用一台机器和人进行5分钟的图灵测试，其成功骗过人类的几率为70%。现在看来，图灵过于乐观了。目前的聊天机器人大部分采用模式匹配，配有强大的知识库，但是在模仿人类思维方面还进步甚微——这对我们的自尊心既是打击，又是安慰。

但是不要说这样的努力没有意义。本期《谁是华生》一文中介绍的人工智能明星“华生”，代表了自然语言识别领域的最新成就。依据出色的编程、强大的运算和海量的存储器，它几乎能够回答一切知识性的问题。我们都用过维基百科，但那还是需要自己去搜索，而且数据资料有限。我们都用过百度知道，但那还是需要其他人来回答，答案五花八门，搞怪百出，可靠性令人怀疑，而且很多问题永远是零回答。设想一个超级的维基百科与百度知道的组合体，精确度高，可靠性强，答案百发百中，这样的技术已经在我们的眼前了。这会对我们的学习教育和知识普及有怎样的影响？

或者说我们对计算机的依赖又会进入到一个怎样的新阶段。人们早已习惯了“内事不决问百度，外事不决问谷歌”。英语中有google generation（搜索引擎一代）的说法，指生活工作离不开搜索引擎的人群。一方面，数据库与搜索技术给人带来了极大的效率与便利；另一方面，很多人不再花苦功去收集资料，不再费力记忆与思考。长此以往，大脑的机能会出现某一方面的退化吗？

谷歌和百度都还需要人的很大程度的参与，需要筛选、分析和甄别。当更高效准确的新一代智能数据库向我们走来，在欢呼的同时，我们该保持冷静与戒备。比如，应该限制孩子们对“华生”的使用吗？

这是一个问题。

目录

封面故事:征服小行星

人们习惯于把它们看作来自天际的威胁。其实，它们可以成为人类征服太空的最佳帮手。更妙的是，它们的体内大多蕴藏着我们亟需的资源。此外，地球上的生命也可能是它们带来的。换言之，我们不该只将小行星视作潜在的危险，更应看到它们为我们带来的机遇！

2050：地球客满？

40年后，地球上将有90亿人口。一个灾难性的未来？完全不是！《新发现》为你一一道来。

最古老的岩画

迄今已知最古老的岩石壁画位于欧洲，距今约有3.5万年。不过，不久前在澳大利亚所发现的岩画年代可能更为久远。

动物鸣叫的方程式
迄今为止，因为相信不同物种都有自己特定的鸣叫声，科学家们从没有提出过动物利用声音交流的普遍规律。不过，这将不再是一片空白：两位美国研究人员刚刚制定出一个数学模型，能根据任何动物的体温和体重来确定它所发出的声音特性。

细胞：触觉决定命运
人们一直认为细胞主要是由基因和一些化学因素控制的。错！研究人员最近证明了细胞的功能及变异情况会根据它们周围环境的不同而改变。这项决定性的发现将推进人们抗衰老的斗争。

谁是华生？
“简单！他是夏洛克•福尔摩斯的得力助手”——嘿嘿，大错特错！这位华生不做任何调查。他搜集了海量的信息，有望在电视问答游戏中赚到几百万。

人性与兽性
人们习惯用人性和兽性这两个词来区分人格的好坏，但当我们对动物与人类进行更深入的考察之后，会愈来愈发觉：什么人性啊，兽性啊，其中的分界并不像我们想象的那么清楚。

“蛟龙”探海

就在嫦娥二号探月卫星飞天之前月余，中国首台7000米深海载人潜水器“蛟龙号”下潜到了3759米的海底，并完成了海底取样、海底微地形地貌探测等任务。中国研制深潜器的背后，有着怎样不为人知的努力？

飞艇归来
上世纪30年代的飞艇坠落事件似乎为这种空中巨兽的命运彻底画上了句号。不过如今，借助最先进的技术和无以伦比的优势，它们强势回归。

医学成像：防患于未然
无须打开身体便可观察体内结构，这是医学界的一个古老梦想。如今，借助于一些放射性示踪剂和日臻完善的成像仪器，医生能尽早地诊断病症、更好地跟踪病程和评估疗效。

科学外史：宇宙：隐身玩家的游戏桌还是黑暗森林的修罗场？
惯性参照系：魔鬼在细节中
庖丁解龙：恐龙是怎么变酷的？（六）——始祖鸟引发龙鸟姻缘

生活:吃在实验室
我们生活中的食品是怎样加工出来的？来看看实验室里的科研人员的创造性思维和实践吧。

读图：玩命摄影

火山、龙卷风、海渊、海中怪物都不能使极限摄影师望而却步。为了摄影，他们将生死置之度外。

【封面故事】

启动太空经济

撰文／戴维·H·弗里德曼（David H. Freedman）

去年12 月，SpaceX 公司成为自行研制运载火箭和载人飞船、成功发射入轨并顺利回收的首家私营企业，私营载人航天业务即将启航。这意味着，尽管航天飞机将于今年7 月退出历史舞台，NASA 也将因此失去运送宇航员进入太空的能力，但载人航天反而会迎来新一轮热潮——一个以太空旅游为中心的太空产业将加速启动，有望最终实现每一个人的太空梦想。

【进化】

谁最先享受了鱼水之欢

撰文／约翰·A·朗（John A. Long）

科学家在一块鱼化石中找到了母鱼怀着鱼宝宝的证据，不仅表明这种鱼类并非卵生而是胎生，而且暗示当时它们已经进化出了体内受精——这将脊椎动物交媾行为的起始点大幅前推到了3.75 亿年前。人类的这些祖先当年为方便交媾而进化出的身体器官，也为解释人类自身生殖器官和其他身体部分的起源带来了新的视点。

动物生殖方式进化简史

撰文／蒋青

【自然】

偷听植物说话的科学家

撰文／艾利森·阿博特（Alison Abbott）

伊恩·鲍德温18 年前发现，被虫咬过的树叶会释放化学物质，通知邻近的树木及时防范昆虫侵袭。当时，许多植物学家对植物“说话”嗤之以鼻。如今，越来越多植物学家在实验室里证实了这一发现，鲍德温却走出了实验室，在美国犹他州广袤的旷野上种起了烟叶。他相信，只有在自然环境中，植物的对话才能发挥真正的作用。

新型碳材料遭遇商业化困局

撰文／理查德·范诺登（Richard Van Noorden）

科学家已经花了25 年来探索富勒烯、碳纳米管和石墨烯的优良性质，但这些材料的商业化之路依然艰辛而漫长。

绿色化学路漫漫

撰文／凯瑟琳·桑德森（Katharine Sanderson）

化学废物的治理是化工行业面临的最艰难挑战之一。推行“绿色化学”战略不仅是环境保护的需要，也是行业可持续发展的需要。但推行绿色不仅涉及经济利益，在技术上也有诸多难关亟待攻克。

拷贝肝脏

撰文／艾利森·阿博特（Alison Abbott）

德国的250 名科学家正研究肝脏中的每一条分子途径，期望构建一个和真实肝脏运行机制一摸一样的虚拟肝脏网络，助推肝脏疾病研究和新药开发。

安全减肥药还有多远

撰文／赫尔德·伊莱福德（Held Iledford）

由于肥胖成因复杂，减肥药研发困难重重，很多候选药物都有严重安全隐患。2010 年年底，一种新型减肥药通过了FDA 专家评审，即将迎来能否上市的最终判决。它能带来惊喜吗？

在实验室里“种”牛排

撰文／尼古拉·琼斯（Nicola Jones）

荷兰科学家正在进行一个宏伟计划：从猪和牛身上提取一些细胞作为“种子”，在实验室里培育猪肉和牛排，用以代替动物类肉食。或许有一天，我们餐桌上的肉食都将来自实验室，而不是养殖场。

【机器人】

当机器人成为科学家

采访／罗斯·D·金（Ross D. King）

只有人类才能从事科学研究的时代业已终结。一台名为“亚当”的机器人可以自主提出科学假说，进而独立设计并完成相关实验，来验证这些假说的真伪。更值得期待的是，如果人与机器人这两类科学家携手合作，能取得比各自单干更辉煌的成就。

【天文学】

接触外星人之后

撰文／蒂姆·福尔杰（Tim Folger）

天文学家猜测，银河系里能被我们探测到的外星文明大约有10 000 个。因此，平均每几百万颗恒星里，就有一个文明等待被我们发现。未来二三十年内，计算水平的进步将让天文学家有能力扫描1 000 万颗恒星。如果外星人真在那里，我们很快就该找到他们了。问题在于，接收到外星人的信号之后，人类文明又该何去何从？

【环境】

气候难民逃往何方

撰文／亚历克斯·德谢尔宾（Alex de Sherbinin）

科科·沃纳（Koko Warner）

查尔斯·埃尔哈特（Charles Ehrhart）

气候变化导致降雨格局和海岸线改变，让很多地方的自然环境越来越糟。当地居民的生存受到严重影响，许多人已经被迫逃离了家园。日益加剧的气候变化让越来越多的地方出现极端天气，势必导致规模更大、甚至空前的人口迁移。我们每一个人，都有可能沦为气候难民。到时候，我们又该逃往何方？又会有谁来帮助我们？

【医学·健康】

猪圈里的大流感隐患

撰文／海伦·布兰斯威尔（Helen Branswell）

本应受到密切监控的猪群，却成为流感监控系统的致命缺环：来自人类、禽类和其他猪群的流感病毒在猪体内发生基因重组，产生人类免疫系统无法识别的新型流感病毒，一旦发生人类感染病例，就可能引发大流感。然而，由于涉及猪肉生产商的利益，猪流感监控受到层层阻挠，使得猪群成为流感监控的死角。或许下一场流感危机，已经在猪圈里悄然酝酿了。

烟草业黑幕：吸入肺里的放射源

撰文／布里亚纳·雷戈（Brianna Rego）

香烟中含有一种剧毒放射性同位素，会在“吞云吐雾”时进入烟

民肺部，在那里不断累积，形成放射性热点。这在烟草行业内部早已不是秘密，甚至早在几十年前，业内研究者就找到了从香烟中去除这些同位素的方法。然而，唯利是图的烟草业者决定封锁消息，不采取任何措施。所以时至今日，你嘴边的香烟，仍是一个放射源。

百万亿神经连接编织意识

撰文／卡尔·齐默（Carl Zimmer）

大脑或许拥有世界上最复杂的内部结构，我们的思维和意识正是由不计其数的神经元通过不计其数的神经连接交流“编织”而成的。但它们是如何编织的？这一问题由于大脑太过复杂和精密而成为科学界的千年谜团。最近，通过分析股市、地震和流行病的发生规律，科学家发现了大脑运作的秘密。意识之谜正逐步揭开。

【生态学】

形形色色的亚马孙种子

撰文／安娜·库奇门特（Anna Kuchment）

植物学家从地球上生物多样性最丰富的一个地区——亚马孙丛林收集了各种各样的种子，并编集成图鉴。看到它们，你也许会大吃一惊——种子竟然也能长成这样！

【对话】

另辟蹊径 掘金清洁能源

采访／马克·菲谢蒂（Mark Fishetti）

太阳能，风能等是清洁能源投资的热点，但世界上最成功的投资家维诺德·科斯拉不这么认为，他的投资目标是现在流行的清洁能源投资中的盲点。他认为，投资风能不如改造空调——从根本上对现有主流科技进行彻底改造，才能带来最大的回报。

【前沿扫描】

虚无飘渺找粒子

早期诊断 遏制胰腺癌

动物比我们聪明吗

长颈鹿浮得起来吗

混沌中的秩序 / 穿越血脑屏障

真空低温也烹饪

驶向环保 / 用遥控器粉碎玻璃

睡眠有啥好处 / 诺贝尔奖 钟声为谁而鸣

捐献大脑 省钱！

【专栏】

【图表科学】

科学经费花在哪儿

撰文／马克·菲谢蒂（Mark Fischetti）

【另一种鼓声】

猜出答案

撰文／高涌泉

【小有科观】

认知是一种幸福

撰文／李淼

【论坛】

气候外交崩盘

撰文／戴维·G·维克托（David G. Victor）

【技术档案】

有人偷窥又何妨

撰文／戴维·波格（David Pogue）

【怀疑论者】

对与错的科学

撰文／迈克尔·舍默（Michael Shermer）

【反重力思考】

他们年轻 他们干劲十足

撰文／史蒂夫·米尔斯基（Steve Mirsky）

【经典回眸】

蛋白结构 发明家与农夫 安全故障

【封面故事】

即将改变世界的10大科技创新
吃下树叶、木屑就能产生出电能的机器人，可以彻底改善城市拥堵状况的收费策略、只需一点唾液就能进行100 多种致病基因的检测……《科学美国人》评选出的2010 年十大科技创新，将彻底改变我们的生活。

【自然】

质疑“砷基生命”
撰文／阿拉·卡茨内尔松（Alla Katsnelson）
2010 年，“砷基生命”的发现引起了轰动，NASA 认为这代表了一种新的生命化学形式，为寻找外星人提供了新思路。但也有很多科学家怀疑，这些细菌虽然在吸取砷酸盐，但并非真的在使用砷，而只是对抗砷毒性的一种表现。

化学家提速圣经考古
撰文／哈伊姆·瓦茨曼（Haim Watzman）
米基多，这个《圣经》中记载的所罗门王的都城，为全球考古学提供了新的思路和样板：化学家和其他学科的专家，带着实验室仪器，来到考古现场和考古学家紧密合作，考古进程大大提速。

诺贝尔物理学奖引发争议
撰文／埃盖涅·萨穆埃尔·赖希（Egenie Samuel Reich）
有科学家批评，诺贝尔奖评审委员会在评选2010 年物理学奖时，或许忽视了其他人对石墨烯研究的贡献。

合成生命的缔造者
撰文／罗伯塔·夸克（Roberta Kwok）
在合成生命的背后，站着三个巨人：性格张扬的狂人文特尔、懒散温和的史密斯和严肃认真的哈奇森。性格迥异的他们是如何走到一起的？他们之间有哪些不为人知的趣事？在合成生命研究中，他们分别扮演着怎样的角色？

气候门主角重出江湖
撰文／戴维·亚当（David Adam）
2009 年11 月，他的邮件被窃取，“气候门”事件由此爆发，他也成为千夫所指的阴谋家，饱受公众和气候变化怀疑论者的攻击和威胁，甚至想到自杀。一年后，他终于振作起来，重新回到工作岗位，首次述说了这一年以来他的心路历程。他，就是气候门主角菲尔·琼斯。

中国精神病人增多？
撰文／戴维·齐拉诺斯基（David Cyranoski）
一份调查报告称，中国的精神疾病患者正逐年增加，这是因为诊断标准的改变，还是确有其事？

浮游生物把脉白令海
撰文／温迪·霍尔特坎普（Wendee Holtcamp）
一项跨多学科的海洋研究，试图弄清气候如何影响微小海洋浮游生物以及依赖于它们的渔场。

科学家如何与公众交流
撰文／埃里克·万斯（Erik Vance）
一名科学家，如何在做好研究的同时，借助媒体将自己的成果介绍给公众？在科学家和公众人物两个角色之间，如何取得平衡？

【机器人】

用活甲虫打造机器人
撰文／米歇尔·M·马哈比兹（Michel M. Maharbiz） 佐藤裕崇（Hirotaka Sato）
昆虫天生就是能效惊人的飞行器。科学家借用昆虫自身的飞行能力，并通过无线电控制它们，制作出一半是机器一半是昆虫的微型飞行机器人。这些半机械昆虫将在战争和灾难中担负起拯救生命的重任。

【医学·健康】

为迷幻剂平反
撰文／罗兰德·R·格里菲斯（Roland R. Griffiths） 查尔斯·S·格罗布（Charles S. Grob）
提起迷幻剂，人们总会想起毒品，甚至把它与犯罪行为挂钩。但实际上，真正的迷幻剂并不会导致真正的幻觉，也不会让人成瘾，反而可能成为一种极为有效的精神药物：最新研究显示，服用迷幻剂能使人的精神状态迅速产生持久而积极的变化，可以缓解癌症病人的焦虑、改善抑郁症患者的情绪、减轻戒毒者的戒断症状。

【信息技术】

万维网偏离航向
撰文／蒂姆·伯纳斯-李（Tim Berners-Lee）
20 年前，万维网在蒂姆·伯纳斯- 李的办公桌上诞生了。今天，万维网已经彻底颠覆了我们的生活方式，成为人类社会最不可或缺的部分。但一些网络新贵画地为牢，将互联网分割成一个个围墙花园，互不联通。这完全背离了科学家的初衷，万维网已经危险地偏离了航向。
【读图】

绚丽的微观世界
撰文／达维德·卡斯泰尔韦基（Davide Castelvecchi）

【古生物学】

化验恐龙血
撰文／玛丽·H·施威泽（Mary H. Schweitzer）
从一具6 700 万年前的恐龙化石里，科学家找到了疑似血液的物质。这个发现，让整个科学家震惊：按照传统理论，几百万年的时光，足以让化石里的一切有机物消失殆尽。随后，科学家们在恐龙化石里找到了越来越多的有机物质——恐龙时代留给我们的诸多未解之谜，或许终于有了破解的钥匙。
【物理学】

万物几何论
撰文／A·加勒特·利西（A. Garrett Lisi） 詹姆斯·欧文·维泽若（James Owen Weatherall）
在一些物理学家眼里，时空中的每一个点上都附着有许多根纤维。这些纤维不在我们的时空之中，却又与我们的时空相联。不同的作用力和物质粒子，甚至连引力、暗物质和暗能量，都可以归结为不同纤维的不同形状。所有这些形状都可以用一个名为E8 的数学结构来描述——它包含了世间万物，能够解释一切。

【对话】

对话“黑猩猩女士”
采访／凯特·王（Kate Wong）
她曾在神秘的非洲丛林与黑猩猩共度30 年，一次次揭开黑猩猩社会种种不为人知的奥秘。现在，让我们一起对话“黑猩猩女士”珍妮·古道尔，了解她与黑猩猩的故事。

【前沿扫描】
《环球科学》2010年十大科学新闻
可能孕育生命的外星行星
咖啡杯里的数学难题
追捕百变凶手

霍金也许是对的
能供电的身体护甲
火山消灭了尼安德特人？

巴布亚的“制服控”
全球行动对抗慢性疾病
深谙“潮流”

调查结果不可盲从
超声波解析语言
蚊子的心脏

【专栏】
[图表科学]
寂静的海洋
撰文／马克·菲谢蒂（Mark Fischetti）
[天人集]
狂风暴雨何凭凌
撰文／王道还
[生命的壮阔]
与詹纳比肩的当代英雄
撰文／严家新
[论坛]
实话实说
撰文／汉克·格里利（Hank Greely）
[技术档案]
对机器说话
撰文／戴维·波格（David Pogue）
[怀疑论者]
辨别阴谋论
撰文／迈克尔·舍默（Michael Shermer）
[反重力思考]
最胖幻想
撰文／史蒂夫·米尔斯基（Steve Mirsky）
【经典回眸】
爱迪生的电池 非凡的居里夫人肥皂与文明