中德研究人员破解北京雾霾形成之谜

    ①中德两国研究人员21日说，他们破解了北京及华北地区雾霾最主要组分硫酸盐的形成之谜，发现在大气细颗粒物吸附的水分中二氧化氮与二氧化硫的化学反应是当前雾霾期间硫酸盐的主要生成路径。这一发现凸显在继续实施减排措施的同时优先加大氮氧化物减排力度对缓解空气污染问题的重要性。

    ②近年来，北京及华北地区雾霾频发。已有研究表明，硫酸盐是重污染形成的主要驱动因素。在绝对贡献上、重污染期间硫酸盐在大气细颗粒物PM2.5中的质量占比可达20%，是占比最高的单体；在相对趋势上，随着PM2.5污染程度上升，硫酸盐是PM2.5中相对比重上升最快的成分。因此，硫酸盐的来源研究是解释雾霾形成的关键科学问题。

    ③清华大学贺克斌院士和德国马克斯·普朗克化学研究所的程雅芳教授等人当天在新一期美国《科学进展》杂志上报告说，他们运用外场观测、模型模拟及理论计算等手段发现，在北京及华北地区雾霾期间，硫酸盐主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空气中的“颗粒物结合水”，在中国北方地区特有的偏中性环境下迅速反应生成。颗粒物结合水是指PM2.5在相对湿度较高的环境下潮解所吸附的水分。

    ④该结论与通常认为的硫酸盐形成机制有较大不同。现有基于欧美等地区的经典大气化学理论认为：硫酸盐主要是在云水环境中形成，由于云中的液态水含量远高于颗粒物结合水，通常高出1000到10万倍，所以与云水中的硫酸盐生成反应相比，颗粒物结合水中的反应可以忽略；理论计算还显示，在云水反应路径中，二氧化氮氧化二氧化硫生成硫酸盐这一路径的贡献也可忽略不计。

⑤而在北京及华北地区雾霾期间，一方面，由于颗粒物浓度大幅上升及静稳气象条件下相对湿度较高等原因，颗粒物结合水含量远高于经典情景，颗粒物结合水中的反应总量大大提升；另一方面，重度雾霾期间二氧化氮浓度为经典云水情景下的50倍以上，这直接改变了二氧化氮氧化路径的相对重要性。此外，北京及华北地区大量存在的氨、矿物粉尘等碱性物质使得当地颗粒物结合水的pH值远高于美国等地，呈现出特有的偏中性环境，而二氧化氮氧化机制的反应速率会随pH值上升而大幅提高。

    ⑥研究人员据此在论文中指出，优先降低氮氧化物的排放可能有助大幅降低中国雾霾中的硫酸盐污染水平。

    ⑦“该研究表明我国复合型污染的特殊性，”贺克斌院士对新华社记者说，“高二氧化硫主要来自燃煤电厂，高二氧化氮主要来自电厂和机动车等，而起到中和作用的碱性物质氨、矿物粉尘等则来自农业、工业污染、扬尘等其他来源。这些不同的污染源在我国同时以高强度排放，导致硫酸盐以特有的化学生成路径迅速生成，这也是重度雾霾期间颗粒物浓度迅速增长的主要原因之一。”

数不尽的萤火虫

    中国有悠久的萤火虫文化。早在先秦时期的《诗经》中，萤火虫就成为先民的关注对象，诗中“町畽鹿场，熠耀宵行”就是描述萤火虫的。古代诗人常借萤火虫抒情达意，唐代杜牧的“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，便是千古绝唱。“囊萤夜读”的故事家喻户晓，也曾激励过无数学子发奋努力。

    现代人是不再需要“囊萤”来夜读了。到20世纪40年代，科学家受萤火虫发光器的启发，发明出荧光灯。萤火虫发出的荧光是一种生物光，它不同于其他的光会伴生热量的损耗，是目前已知唯一已知没有热损耗的光源，因此也叫“冷光源”。荧光灯的发明大大提高了能源使用率，但与萤火虫的发光率相比还差得太远。

    最近，研究人员在研究萤火虫发光器时，还意外发现了一种锯齿状排列的鳞片，它可以提高发光器的亮度。科学家将其应用在二极管（LED）的设计中，制作出模仿萤火虫发光器天然结构的LED覆盖层，可使其效率提高50%以上。这种新颖设计可能会在几年内应用在LED生产中。

    萤火虫特有的虫荧光素酶基因，在基因工程中也越来越多地作为遗传标记的首选来检测基因表达。人们不但利用萤火虫的基因检测癌细胞，还利用基因转移技术把萤火虫的基因转移到玉米中，较快地培育出新的具有抗病虫害的玉米新品系。

    萤火虫还是血吸虫病的防疫助手。水生血吸虫的幼虫吃包括钉螺在内的螺类，而钉螺正是血吸虫的唯一宿主。萤火虫体内的腺苷磷酸，可作为一种优异的检测剂来检测水的污染程度。萤火虫喜欢植被茂盛、水质干净、空气清新的环境，凡是萤火虫种群分布的地区，都是生态环境保护得比较好的地方。

    遗憾的是，如今，萤火虫在部分地区已越来越少见。除了自然天敌外，人类成了萤火虫最大的“天敌”。美国一些医药公司为了获取萤火虫体内特有的虫荧光素和虫荧光素酶，出价购买萤火虫，导致人们大肆捕捉萤火虫。在日本，上世纪60年代的工业污染和城市扩张，致使萤火虫幼虫的生存率直线下降。

    萤火虫求偶时，雌雄之间会发出特异的闪光信号以吸引异性并交尾。然而城市的亮光干扰了它们的闪光交流，当萤火虫感知到外界灯光时，就会停止发光、飞行、求偶，最终导致种群减少甚至灭绝。去年夏季一些城市刮起萤火虫展览热，千里迢迢从外省引入萤火虫，然后在公园放飞。但萤火虫的很多种类年复一年地在同一栖息地聚集、交配，即使栖息地遭到破坏，也不会迁往别处。萤火虫成虫的唯一使命就是繁殖，寿命很短，长的也就十几天。萤火虫本就不适合长途迁徙，目的地栖息环境又不太合适，它几乎活不了几天，繁殖就更是不可能了。不少专家为此呼吁：与其引进萤火虫，不如改善自然环境。

    那些曾在林间泽畔“熠耀宵行”的萤火虫，如今已与我们渐行渐远，靠人工引进不能“引”来它们的回归。萤火虫是自然的，也是文化的，但归根结底是自然的 ， 因而要靠自然来解决。而且，保护萤火虫不能光着眼于一个物种，而是要通过保护整片栖息地来保护许多物种。如果做到这一点，引来的肯定不只萤火虫。萤火虫如是，熊猫如是，白鹳也如是……总之，我们应多想想如何对自然更友好，与万物共存共荣。

（摘编自《新华文摘》2014年第13期）

    天文学并不是新开拓的科学，它的渊源可以追溯到人类的远古时期，我们从现代天文学的基本概念中很容易发现它的痕迹。也许在文字产生以前，人们就知道利用植物的生长和动物的行踪来判断季节，这种物候授时是早期农业生产所必需的，甚至到上一世纪50年代，中国一些少数民族还通行这种习俗。物候虽然与太阳运动有关，但由于气候变化多端，不同年份相同的物候特征常常错位几天甚至更多，物候授时比起后来的观象授时就要粗糙多了。观象授时，即以星象定季节。比如《尚书·尧典》记载，上古的人们以日出正东和初昏时鸟星位于南方子午线标志仲春，以日落正西和初昏时虚星位于南方子午线标志仲秋，等等。

当人们对天文规律有更多的了解，尤其是掌握了回归年长度以后，就能够预先推断季节和节气，古代历法便应运而生了。据史料记载，夏商时期肯定已有历法，只是因为文字记载含意不明，其内容还处于研究之中。春秋战国时期，流行过黄帝、颛顼、夏、商、周、鲁等六种历法。它们的回归年长度都是365.25日，但历元不同，岁首有异。

    从西汉到五代是古代天文学的发展、完善时期，出现了许多新的观测手段和计算方法。南北朝的姜岌以月食位置来准确推算太阳的位置，隋朝刘焯用等间距二次差内插法来处理日月运动的不均匀性。唐代一行的大衍历，显示了古代历法已完全成熟，它记载在《新唐书·历志》中，按内容分为七篇，其结构为后世历法所效仿。西汉天文学家落下闳以后，浑仪的功能随着环的增加而增加；到唐代李淳风时，已能用一架浑仪同时测出天体的赤道坐标、黄道坐标和白道坐标。除了不断提高天体测量精度外，天文官员们还特别留心记录奇异天象的发生，其实后者才是朝廷帝王更为关心的内容，所谓“天垂象，见吉凶”，把它看成上天给出的瑞象和凶象，并加以趋避。

    宋代和元代为古代天文学的鼎盛时期。这一时期颁行的历法最多，达25部，其中郭守敬等编制的授时历最为优秀，连续使用了360年，达到中国历法的巅峰；观测数据最精，许多历法的回归年长度和朔望月值已与现代理论值相差无几，在世界处于领先地位；大型仪器最多，其中苏颂的水运仪象台集观测、演示、报时于一身，是当时世界上最优秀的天文仪器；恒星观测最勤，平均不到20年一次。

    进入明代后，中国天文学开始停滞不前。这里有政治、经济等社会原因，也有天文学本身的原因。从天文学本身来看，首先，当时中国的天文仪器只能满足肉眼测量的极限，除非加上凹凸镜片，精度不会提高，而采用凹凸镜片的望远镜技术是在欧洲诞生的。其次，中国古代擅长代数计算，在解决天体位置与推算值弥合问题上只注意表象，不注意从几何结构进行理论探讨，与此相反，古希腊天文学则是侧重几何学的。对中国明清时代的天文学进行反思是痛苦的，但却有助于我们今天的发展。

（摘编自陈久金、杨怡《中国古代的天文与历法》）

李学勤访谈录：如何认识中华文化的湖湘面孔？

黄友爱：中华文化主要是黄河、长江两河流域文化，在先生看来，作为长江文化之一脉的湖湘文化，有什么值得注意的特点和亮点吗？

李学勤：湖湘文化呢，是长江文化的一个分支，主要代表的是长江中游南部的文化。湖湘这个概念，至少从宋代以后就很突出。至于它的特点，接下来我会谈到。

黄友爱：近年在湖南出土了大量简帛文书，包括里耶秦简、走马楼吴简等，请先生谈谈这些资料对于研究中国历史和湖南地域文化方面的意义。

李学勤：这个涉及我们的专业，简帛学。我们知道世界上这些古代文明的书写材料是不一样的，比如埃及用的纸莎草、亚述用的泥版，都没有我们用的这个竹木简和帛书易得和方便。而我们出土的战国简帛，最早发现就是在湖南。一九四二年在长沙的子弹库，在一个小墓里出土了楚国的帛书，遗憾的是由于战乱，这件帛书现在被收藏在美国。你刚才讲到了里耶秦简，但年代更早的战国简最早也是在长沙发现的。一九五〇年开始连续发现了三批战国简，最早一批是在长沙的五里牌。刚刚你提到的一些近年的发现，也是非常丰富非常了不起的。湖南地区是出土古代简帛非常丰富的地区，上至战国，下至秦到两汉。出土的这些简帛对于历史研究的意义太大了！今天我们看到的古书都是后人传刻的版本，像《诗经》《尚书》这些书都很早了，但我们今天看到的都是用现在的文字写成的，不是古代的原貌。经过两千多年的传抄，里面必然有些和原貌不一样的地方，这是不可避免的；而现在发现的这些简帛，是原物，有的是古书，有的是古代文书。我们研究一篇简的书籍这次就出版了十大本，所以说这个出土简帛的学术价值是很大的。

黄友爱：湖南境内有南岳衡山。但是开始南岳并不在湖南衡山，而在安徽霍山，请问从霍山到衡山，这一转变对于湖南的地域文化有何意义？

李学勤：这是学术界的一种说法，我个人对这种说法是存疑的。中国历史上有一件很重要的东西叫岣嵝碑，也称禹碑。一开始因为大家不认识，就都认为是大禹治水刻的碑，原先就在衡山上。后来岣嵝碑原碑找不到了，但还有一些传刻的本子，比如四川一些地方。近年来研究这个可能和少数民族的古文字有关，从这个我们可以看出来在古代的时候南岳衡山就有它特别的历史文化意义。至于这个岣嵝碑，我认为它很可能和巴蜀文字有关系，因为二者的结构很像。所谓巴蜀文字，是指在今天川渝地区出土的一些古代文字，时间从战国一直到西汉。这种文字至今没能被解读，我们不认识，但它又有两个系统：其一与汉字比较接近，另一种则可以确定包含拼音因素。与汉字接近的这个系统的巴蜀文字和岣嵝碑的写法和笔势都很像。当然这只是一个猜测，因为岣嵝碑的真本已佚。

黄友爱：禹碑是内容涉及湖南的最早的古代石刻文献吗？

李学勤：刚才我说了这只是一种猜测，不宜作过多的推论。

黄友爱：先生怎么看待岳麓书院在中国文化史上的地位，以及其在湘学研究和传播中的历史地位？

李学勤：岳麓书院是古代的四大书院之一，实际上作为学府从建立书院就一直传承下来的只有岳麓书院，其他的书院历史都中断了。今天的湖南大学就是在岳麓书院的传统上建立起来的。岳麓书院到今天已经有一千余年的历史了。它的文化史可以写一本专著来讲，但主要就是两段，南宋和近代。南宋的张栻和朱熹有过“朱张会讲”，这个事情给我们一个很重要的认识。大家讲宋代理学就是程朱，这当然没有问题。但实际上宋代理学的建设者还有很多，张栻（张南轩）当然算一个，还有更早的一个湖南人周敦颐。张栻的学风和朱熹很相近，但也有不同，这也是他们会讲的意义所在。可以说这个时代的岳麓书院开辟了后世的学术传统，而张南轩在其中的地位我们讲得还不够。我常常说理学史上的湖湘学派和浙东学派讲得还不够。理学就如梁启超所说，是一个思潮，是一群人而非只有程朱。另外一段近代的湘学，我觉得值得特别注意的是它和清朝的理学和汉学都区别开了。清朝的汉学就是乾嘉，这到清中叶嘉道时期就显现出一个不足——它是纯学术的，和国计民生没有关系。那么对它的批评就产生了，只从理学角度批评是不起作用的，但从另外一个解决实际问题的角度对它进行批评，湖南学术界就起了很大作用。且不说后来的康梁，我提到一个人王闿运（王湘绮）就很重要。王湘绮很大一个作用就是把学风从湖南带到四川，如开办存古学堂。我常常说晚清的传统学问异军突起的一个是湘学，一个是蜀学，而蜀学又受到湘学的影响。

黄友爱：最近，考古人员在湖南道县境内的福岩洞发掘了四十七枚具有完全现代人特征的人类牙齿化石，您怎么看待这次发掘的意义？

李学勤：这个对于考古学是很重要的一个贡献。当然这不是狭义的考古学，是古人类学。关于人类起源的问题，现在世界上还是有争论的。究竟人类是不是都是从非洲走出来的，如果是的话，这发生在什么时候？这就是“夏娃学说”究竟站不站得住脚的问题，这都还是可以讨论的。这就是我们的发现为什么重要。湖南的道县是个历史悠久的地方，以前还发现了距今近一万年的稻种。

（该文为2016年《湘水》杂志主编黄友爱对李学勤先生的专访，有删改，原标题为《中华文化的湖湘面孔——李学勤先生访谈录》，载《湘水》杂志第三辑，岳麓书社，2016年12月。李学勤（1933-），著名历史学家，古文字学家，清华大学教授）

材料一：

    中国快递进入“单日亿件时代”！市场规模自2014年起稳居世界第一！国家邮政局近日公布的2017年上半年快递行业运行情况让不少人激动了一回。从今年第二季度开始，我国已常态化进入单日快递亿件时代。从2012年的56.9亿件到2016年的312.8亿件，再到2017年上半年就已达173.2亿件。

    不仅快递业务量持续高速增长，中国的快递服务时限水平也基本保持平稳上升趋势，全程时限处于58-60小时，72小时准时率从2012年的72.4%提升到2016年的75.53%；距离在1000公里以下的快件中，有84.62%能在48小时内送达。此外，快递申诉率更是创下历史新低，上半年全国快递服务有效申诉率为百万分之6.6.同比减少3.9个点。

（摘自王钟毅、郝斐然、王若蕾《中国快递进入“单日亿件时代”市场规模世界第一》）

材料二：

    高速发展的现代物流业，呼唤更精细的现代治理，而法治无疑是不可或缺的重要一环。近日，国务院法制办公布《快递暂行条例（征求意见稿）》。根据相关规定，“收寄快件未查验寄件人身份并登记身份信息，或者发现寄件人提供身份信息不实仍予收寄”，快递公司就要遭罚。

    一个产业遭遇的问题，不是靠行业自律或市场竞争就能完全得以解决，尤其离不开法律法规的规范约束。条例重点关注物品寄送安全和个人信息安全，直击快递业发展的隐患和瓶颈。要落实“妥善保管用户信息等电子数据，定期销毁快递运单”，既需要整个快递业为数据“加把锁”，也呼唤管理部门在监管上“站好岗”。从数据流通环节看，只有尽快实现信息数据的“总对总”共享，才能确保实名信息数据在快递公司总部与邮政总局之间单向封闭流动。

    其实，从手工分拣到快递机器人，从几日达到当日达，国内快递业从未停止自我升级的步伐；从一家独大到多家放开经营，行业改革一直在路上。只不过，当一个行业的发展速度远超人们的预期之时，注定要求治理的脚步也相应加快。

（摘自何鼎鼎《加速补齐快递业的治理短板》）

材料三：

（资料来源于高健《中国快递行业结构性分析》）

材料四：

    邮政普遍服务业务下滑已是大势所趋，而快递业务则仍有较大增长空间。作为国家基本公共服务的重要组成部分，邮政普遍服务是邮政发展的立业之基。国家邮政总局发布的2015年邮政行业发展统计公报显示，2015年全国函件业务同比下滑18.3%，包裹业务同比下滑29.6%，汇兑业务同比下滑34.1%。下滑幅度最小的是订销报纸和杂志业务，下滑幅度分别为1.7%和7.1%。

【注】邮政普遍服务，是国家要求邮政承担的提供普遍服务的义务，即邮政服务网点要普及、资费要低廉、对传播文化类及具有社会公益性质的邮件要给予优惠，并力求做到国家每个公民都能使用邮政。

（摘自《邮政普遍服务全线下滑快递业务还有机会提升5个百分点》）

材料一：

10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2024年诺贝尔物理学奖授予美国科学家约翰•霍普菲尔德和加拿大科学家杰弗里•辛顿，以表彰他们通过人工神经网络实现机器学习而作出的基础性发现和发明。

当我们谈论AI时，通常指的是使用人工神经网络进行的机器学习。事实上，这项技术最初的开发灵感源自人脑结构。在人工神经网络中，大脑的神经元由具有不同值的节点表示。这些节点通过类似于突触的连接相互影响，这些连接可以变强或变弱。例如，通过在同时具有高数值的节点之间建立更强连接，可以对人工神经网络进行训练。

机器学习长期以来一直是科学家们研究的重要内容，其中包括对大量数据的分类和分析。霍普菲尔德和辛顿利用物理学工具构建了新方法，为当今强大的机器学习奠定了基础。

霍普菲尔德发明了一种联想记忆网络，它能够存储和重建图像以及其他类型的数据模式。

如何理解呢？我们可以将节点想象成像素。“霍普菲尔德网络”利用了物理学中描述物质特性的原理。根据该原理，材料因原子自旋而具有独特特性，这种特性使每个原子成为一个小型磁铁。整个网络的描述方式相当于物理学中自旋系统的能量，它通过寻找节点之间连接的值来进行训练，从而使得保存的图像具有较低的能量。

当输入扭曲或不完整的图像时，“霍普菲尔德网络”会系统地遍历节点并更新它们的值，从而降低网络的能量。因此，网络能够逐步找到与输入图像最相似的已保存图像。

辛顿的研究建立在“霍普菲尔德网络”基础之上，他构建了一种使用不同方法的新网络，即玻尔兹曼机（玻尔兹曼是十九世纪的统计物理学家，他提出的玻尔兹曼分布，描述了多个分子组成的系统）。它能够学习识别给定类型数据中的特征元素。辛顿运用统计物理学原理，通过输入机器运行时可能出现的示例对其进行训练。玻尔兹曼机可用于对图像进行分类，或创建训练模式类型的新示例。辛顿在此基础上进行拓展，推动了当前机器学习的爆炸式发展。

诺贝尔物理学奖颁给两位“AI先驱”，除了表彰他们在将物理学与人工神经网络深度结合方面所作的贡献之外，可能还有两层隐含意义，一是物理规律不仅存在于自然界中，在数字世界（计算机模型、模型创建的虚拟世界）中也可能发挥着制约作用。二是AI与物理学等基础科学存在千丝万缕的联系，基础科学不仅为AI筑起了基座，同时其发现和理论也对AI研究提供了启发和灵感。（摘编自张佳欣、张梦然《推动机器学习技术“爆炸式”发展——2024年诺贝尔物理学奖授予两位“人工智能先驱”》

材料二：

本届诺贝尔奖讨论度之高，可能是前所未有的。争论的核心在于：这究竟是“人类的诺奖”还是“人工智能的诺奖”？

有人欢呼雀跃，认为这是对科技进步的高度认可；有人忧心忡忡，担心这是否预示着人类科学家时代的衰竭。然而，此次奖项背后的意义远不止于此。AI工具的效能，也不能用传统眼光去看。

将诺贝尔奖颁发给人工智能（AI）领域的成就，并非意味着人类科学家的地位受到动摇。相反，这恰恰反映了人类智慧的新高度。每一个能够自我学习的算法模型，都是科研人员创新思维的结晶；每一次AI技术的突破，皆意味着人类对未知世界的探索更进一步。

AI与人类科学家之间绝非零和博弈的关系。AI当然有它的独特性，它在数据处理、预测模拟等方面不仅强大，还有传统技术手段所没有的“想象力”。但这种创新，恰恰为科研提供了前所未有的工具，可帮助人们从纷繁信息中快速提取关键线索、给出新的假设方向，加速科学发现的步伐。历史上每一次科技革命所展现的新兴力量，也都会成为推动传统领域进步的强大动力。

除了提高科研效率，“人机合作”也开启了崭新的研究路径，并带来跨学科合作模式。在AI的助推下，不同背景的专业人士得以齐聚一堂，共同解决单凭一己之力难以攻克的问题。譬如，在医疗健康领域，AI结合生物医学知识可更精准地识别疾病早期迹象；在环境保护方面，AI能通过分析气候变化趋势辅助制定更有效的应对策略。不胜枚举的例子共同证明了一个事实：人工智能不是人的替代，而是人的合作伙伴。

诚然，随着AI技术成熟并广泛应用于各个行业，我们也面临一系列挑战，例如怎样平衡技术创新与隐私保护之间的关系，如何维护算法决策过程透明公正，能否确保技术发展始终服务于全人类福祉，等等。

同时，当我们面对AI“参战”的全球科技竞争新格局，如何培养出能够引领未来创新潮流的人才，也已成为从国家层面到个人发展都必须深思的重大课题。（摘编自张梦然《“人类的诺奖”还是“人工智能的诺奖”？》）