《科學通報》2025年11月中旬刊 | 文章速遞

地球關鍵帶科學的核心價值, 在于其革命性的系統(tǒng)思維與整體性研究范式. 它摒棄傳統(tǒng)學科界限, 將大氣、水、生物、巖石和人類活動視為一個緊密耦合的演化整體, 這正是洞察全球變化過程和揭示地球層圈相互作用的關鍵突破口. 作為理解地球系統(tǒng)過程的前沿交叉學科, 它扮演著強大的“整合器”角色. 它通過觀測關鍵帶這一“戰(zhàn)場”, 為地理學、環(huán)境科學、生態(tài)學提供共同的研究平臺, 將微觀過程與宏觀系統(tǒng)科學無縫鏈接, 極大地驅動著全球變化科學和地球系統(tǒng)科學的理論深化與模型革新. 放眼未來, 這一整體性范式是通往可持續(xù)發(fā)展的核心指引. 它直面資源、環(huán)境與生態(tài)交織的復雜挑戰(zhàn), 推動科學研究向智能管理與精準決策躍遷. 這門生機勃勃的學科, 必將引領我們以更系統(tǒng)的思維、更智慧的方式守護地球家園的生命支撐系統(tǒng), 前景無比廣闊. 封面圖片展現(xiàn)了地球關鍵帶——這層地球活著的“皮膚”——的組成、結構與過程, 她托舉著地球生命的誕生與演化. 詳見劉叢強等人文(p5483).

悅讀科學

黃冬郁, 王健, 李傳鋒, 郭光燦

鄧先明, 劉利, 陳振

劉明達, 李晨宇, 劉鍇

曹天埼, 劉思邈, 慕茗, 黃軍就

田晨, 董怡君, 陳亞松, 李錕, 劉紅星, 藍勛

李政漢, 呂維瀟, 馬家慧, 楊國春

基于“自然關系指數(shù)”重塑地球未來

傅伯杰, 張軍澤

發(fā)現(xiàn)軌道霍爾效應的非傳統(tǒng)標度律

鄭軒, 彭思陽, 李潤偉, 汪志明

亮點述評

光的邊界華爾茲: 非線性與非厄米的對舞

程亞

關鍵帶科學的深化與拓展: 多圈層耦合與濱海系統(tǒng)研究的新方向

陳德亮

觀點

從BEPC到CEPC: 中國的高能物理將如何追尋其下一個宏偉目標?

江亞歐, 鄭文莉

1988年建成的北京正負電子對撞機(BEPC)是我國首個大科學裝置, 依托BEPC發(fā)展的自主主導北京譜儀(BES)實驗, 在粲物理領域取得國際領先成果. 本文通過Web of Science、arXiv、INSPIRE等多源數(shù)據庫分析, 揭示我國高能物理人才分布與科研優(yōu)勢, 論證BEPC在技術積累與人才培養(yǎng)中的核心作用, 為我國布局下一代大科學裝置——環(huán)形正負電子對撞機(CEPC)提供參考.

開啟低碳健康新征程

張弛, 蔡聞佳, 張詩卉, 白玉琪, Max Callaghan, 常楠, 陳彬, 陳慧琪, 程亮亮, 戴瀚程, 范維澄, 關大博, 胡藝馨, 胡易釩, 華峻翊, 黃存瑞, 黃弘, 黃建斌, 黃小猛, 紀思翰, 蔣俏蕾, 姜曉朋, Gregor Kiesewetter, 李湉湉, 李博, 梁璐, 林波榮, 林華亮, 劉歡, 劉起勇, 劉釗, 劉竹, 柳艷香, 樓書含, 陸波, 魯晨曦, 羅震宇, 米志付, 苗艷青, 任超, Marina Romanello, 沈鑒翔, 蘇婧, 蘇銳, 孫語澤, 孫昕璐, Maria Walawender, 王燦, 王情, 王瓊, Laura Warnecke, 魏汪宇, 韋曉慧, 文三妹, 謝楊, 熊輝, 徐冰, 楊秀, 楊雨人, 姚芳虹, 俞樂, 于文浩, 袁嘉燦, 曾儀娉, 張鏡, 張銳, 張尚辰, 張少輝, 趙夢真, 趙琦, 趙強, 鄭大山, 周浩, 周景博, 周子喬, 羅勇, 宮鵬

基于《柳葉刀人群健康與氣候變化倒計時中國報告(2024)》, 本文盤點了氣候變化對中國人群健康影響的風險程度及其變化趨勢、中國應對氣候變化健康風險的行動進展等(包括減緩行動和適應行動), 識別了當前中國氣候行動差距.

王洋, 張進江, 張培震, 鄭袁明

構造地質學是地質學中最重要的基礎學科之一, 本文梳理了國家自然科學基金委員會大地構造學與構造地質學方向面上項目、青年科學基金項目(C類)、地區(qū)科學基金項目等類型基金項目申請中關注的主要研究方向及科學問題, 力圖促進我國在板塊構造、大陸動力學方面的研究, 為學科建設的優(yōu)化布局提供支撐.

邢通, 史迅, 陳立東, 王藝蒙, 譚業(yè)強

本文立足國家自然科學基金視角, 系統(tǒng)梳理了我國熱電能量轉換技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢. 我國在熱電領域的基礎研究已具有國際領先優(yōu)勢, 國家自然科學基金委員會高度重視該領域發(fā)展并對其進行了整體布局. 然而, 基礎研究與產業(yè)應用間仍存在顯著斷層, 未來需著力破解瓶頸, 推動產學研深度融合.

“2024年度中國科學十大進展”解讀

悅讀科學

超大質量黑洞與星系的生死

王濤

觀點

實現(xiàn)原子級特征尺度與可重構光頻相控陣的納米激光器

馬仁敏, 祝世寧

微型化激光器不僅是現(xiàn)代信息技術的基石, 更代表著激光技術向極微觀尺度不斷拓展的前沿方向. 本文探討激光器微型化過程中所面臨的核心物理瓶頸, 回顧近三十年來該領域的關鍵進展, 并介紹北京大學團隊在該方向取得的最新突破——實現(xiàn)具備原子級特征尺度與可重構光頻相控能力的納米激光器.

自旋超固態(tài)與固態(tài)極低溫制冷技術: 前沿進展及應用展望

李國棟, 李世亮

中國科學家團隊在阻挫量子磁體Na2BaCo(PO4)2中首次發(fā)現(xiàn)自旋超固態(tài), 利用其巨磁卡效應實現(xiàn)無氦-3極低溫制冷, 入選“2024年度中國科學十大進展”. 本文系統(tǒng)梳理現(xiàn)有極低溫制冷技術的技術特點和瓶頸, 解析自旋超固態(tài)的機制與實驗突破, 并展望其應用前景與技術革新方向.

嫦娥六號返回樣品揭秘月球背面演化奧秘

王赤

嫦娥六號帶回的月球背面樣品堪稱月球科學研究的重要里程碑. 它們不僅填補了月球背面研究的歷史空白, 而且為研究月球早期演化、背面火山活動和撞擊歷史提供了直接證據, 為理解月球背面與正面地質差異提供了新的途徑. 這一突破性成果不僅開辟了月球研究新方向, 更為人類探索太陽系奠定了堅實基礎.

評述

大規(guī)模智能光子計算推理的突破性進展

潘婧, 李志浩, 仇旻

清華大學方璐、戴瓊海團隊創(chuàng)新提出全前向光計算架構, 研制出國際首款通用光芯片“太極”, 實現(xiàn)大規(guī)模網絡高效訓練與推理, 該成果入選“2024年度中國科學十大進展”. 本文回顧了光學神經網絡的發(fā)展歷程, 及其在架構設計、網絡訓練和應用領域的最新研究進展, 著重分析了“太極”芯片在光計算領域的重要意義, 及其在產業(yè)化應用中的發(fā)展前景.

評述

地球與環(huán)境科學

劉叢強, 陳春梅, 晏智鋒, 文航, 王禮春, 余光輝, 丁虎

本文系統(tǒng)綜述地球關鍵帶科學的發(fā)展歷程、核心科學問題與研究進展, 重點闡述其在全球變化背景下的結構、過程、功能及生態(tài)系統(tǒng)服務的響應機制. 文章強調多學科融合與多圈層耦合研究的重要性, 提出構建關鍵帶科學研究體系, 為應對全球變化與實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科學支撐.

濱海地球關鍵帶科學: 一個新興的研究領域

劉叢強, 宋照亮, 宋長春, 吳慶龍, 汪亞平

濱海地球關鍵帶是陸、海、氣交互作用的高生態(tài)價值敏感區(qū). 本文回顧其科學進展, 界定研究范圍, 指出當前海平面上升與海岸侵蝕等挑戰(zhàn)亟需多學科協(xié)同應對. 建議聚焦關鍵帶結構-過程-功能-服務的相互作用, 提出五大研究方向, 構建多學科理論框架, 強化陸海統(tǒng)籌管理, 以支撐濱海生態(tài)保護與可持續(xù)發(fā)展, 為全球變化應對與人地協(xié)調提供科學依據.

材料科學與工程

建筑人行為模擬: 現(xiàn)狀、思考和展望

周欣, 吳奕, 燕達

建筑人行為是影響建筑能耗與碳排放的關鍵因素之一. 本文系統(tǒng)綜述了建筑人行為模擬的研究現(xiàn)狀, 聚焦人行為關鍵特征, 探討了其在未來工程需求中的作用及行為模擬發(fā)展面臨的挑戰(zhàn), 并展望了大數(shù)據與人工智能等新技術對人行為模擬跨越式發(fā)展的支撐潛力.

論文

生命科學

基于清醒功能磁共振的狨猴與人腦網絡功能分區(qū)映射

邢秀俠, 左西年

本研究針對靈長類腦演化難題, 首次構建了基于清醒fMRI的人-狨猴高精度腦功能分區(qū)映射圖譜. 通過融合多模態(tài)數(shù)據與創(chuàng)新跨物種算法, 實現(xiàn)了系統(tǒng)水平的腦網絡對應關系分析. 研究發(fā)現(xiàn)基礎感覺網絡在物種間高度保守, 而高級聯(lián)合網絡在人類中顯著分化和擴張. 該研究為跨物種腦演化研究提供了標準化開源工具, 數(shù)據集已公開發(fā)布.

地球與環(huán)境科學

基于分布式光纖振動傳感的陸地和海底斷層快速探測

胡敏哲, 李澤峰

斷層探測能為地震災害評估提供重要依據. 本文提出了一種基于分布式光纖傳感的斷層快速探測方法, 利用現(xiàn)有通信光纜實現(xiàn)對陸地和海底斷層的高效識別. 該技術具有成本低、效率高、適用廣的優(yōu)勢, 為城市及海洋地區(qū)的斷層探測提供了全新的解決方案.

梁朋, 徐岳仁, 胡朝忠, 田勤儉, 房立華, 竇愛霞, 熊仁偉, 吳偉偉, 徐超, 耿飛

本文基于震后國產多源高分辨率衛(wèi)星影像數(shù)據, 系統(tǒng)解譯了2025年3月28日緬甸

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7.7

利用甲烷團簇同位素判識深層-超深層無機成因天然氣

李嘉成, 蔣文敏, 劉清梅, 劉賢, 李蕓, 熊永強

深層-超深層無機成因天然氣由于缺乏有效的判識指標, 其準確判識仍是天然氣科學面臨的一大難題. 甲烷團簇同位素作為一種新興的示蹤劑, 可以直接提供關于甲烷的形成溫度以及生成過程中的動力學特征的新信息, 在無機天然氣成因判識方面展現(xiàn)出了巨大的潛力.

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