鸟鸣、量子计算、奥密克戎变异及更多

科学如何帮助我们看到、听到和修复我们不易察觉的事物

大众科学, May 2022

大众科学,2022年5月

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科学的意义在于扩展人类感知的领域。有时这意味着让不可见的事物变得可见,就像伽利略将望远镜对准木星,发现另一颗行星周围的卫星并改变了我们字面意义上的世界观。我们现在知道,花朵对我们来说很美丽,但它们正在使用我们看不见的紫外线图案与鸟类和蜜蜂交流,而且大象可以感觉到振动通过地面传播,来自数英里之外。

自从有人类以来,人们一直在观察鸟类歌唱和鸣叫鸟类发出声音是为了吸引配偶、捍卫领地、互相寻找等等。许多鸟类的歌声对我们来说听起来很悦耳,具有清晰的音符,这些音符以令人愉悦的模式和稳定的速度重复出现——基本上就是旋律、节奏和节拍。但是,正如亚当·费什拜因和其他鸟类研究人员最近发现的那样,对我们来说如此迷人的声音对它们来说并没有那么大的意义。鸟类似乎不太注意旋律,而是更注意人类无法察觉的每个音符中的细微细节。

大多数寄生虫是看不见的,尽管有些是可见的(比如绦虫,真可怕)。美在于鸟的耳朵或科学家的观察者之眼,并且越来越多的人认识到寄生虫会并且确实会灭绝,应该受到保护。正如科学记者蕾切尔·努维尔写道,多达 40% 到 50% 的动物物种是寄生虫,几乎所有其他物种都至少有一种寄生虫进化出来寄生于它。

寄生虫是困扰鱼类养殖场的问题之一。当您将鱼集中在巨大的围栏中时,寄生虫和疾病会迅速传播,并可能逃逸到野生动物身上。现在,科学家和具有科学知识的水产养殖者正在试验环境和经济上可持续的鱼类养殖实践。作者艾伦·鲁佩尔·谢尔带我们去了缅因州,那里的鳕鱼、虾和贻贝的商业渔业已经崩溃,气候紧急情况正在将龙虾推向更凉爽的加拿大水域。养殖贝类甚至正在那里开发的巨型鳍鱼养殖业务可能是海鲜的未来。

量子理论家扎伊拉·纳扎里奥撰写的本月精彩封面故事的主题是计算的未来。量子计算使用称为量子比特的基本单元(类似于经典计算机中的比特,但形式是波而不是 1 和 0),这些量子比特通过量子纠缠连接在一起。量子计算机可以存储和处理信息,其规模和速度远远超出经典计算机的能力,但它们也遭受着与经典计算机中任何事物都不同的错误。纳扎里奥专注于修复这些错误,并且她在这里讲述了这项重要且令人费解的工作的挑战、发现和乐趣,并配有图形,帮助将看不见的量子怪癖变得可见。

阿沙宁卡人对可能发生的事情有不同的看法。他们已经看到亚马逊的部分地区被伐木工人、矿工和毒贩摧毁,并且他们一直在探索复杂而富有创造性的方法来保护他们的家园。在一个(对我们来说)不寻常的合作中,人类学家卡罗琳娜·施耐德·科曼杜利和 Apiwtxa 协会分享了一个社区的世界观,以及它如何激励他们创造可持续的自给自足的生活方式,并赋予亚马逊地区其他土著人民及其盟友保护和重建栖息地的能力。点击此处欣赏令人惊叹的随附摄影作品。

我们刚刚目睹了几乎可以肯定是历史上传播速度最快的人类病毒,即 SARS-CoV-2 的奥密克戎变异株。科学记者梅根·斯库德拉里和图形艺术家维罗妮卡·法尔科涅里·海斯展示了为什么这种变异株如此擅长其所做的事情。奥密克戎变异株比以前受关注的变异株有更多的基因突变,首先是允许它躲避人类免疫系统的突变。而且更多的变异株即将到来。我们希望您能够尽可能保持安全、健康和充分知情,因为科学帮助我们看到、听到和修复我们不易察觉的事物。

劳拉·赫尔穆特曾任大众科学主编。她曾担任华盛顿邮报、国家地理、Slate、史密森尼科学的编辑。她曾任美国国家科学作家协会主席。她目前是美国国家科学院、工程院和医学院科学传播促进常设委员会的成员,以及 SciLine 和 The Transmitter 的顾问委员会成员。她拥有加州大学伯克利分校认知神经科学博士学位。她最近获得了国家科学教育中心的达尔文之友奖。在 Bluesky 上关注她 @laurahelmuth.bsky.social

更多作者:劳拉·赫尔穆特
大众科学杂志第 326 卷第 5 期本文最初以“新感知”为标题发表于大众科学杂志第 326 卷第 5 期(),第 4 页
doi:10.1038/scientificamerican0522-4
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