建筑是关于空间的艺术,当我们环顾周围的建筑、回顾人类居住史时会发现,建筑是凝结了地理学(气候学、地貌学等),物理学(力学、热工学、光学、声学等),材料科学等多学科的艺术。 中国建筑在历史发展中从未断绝,延续时间长、艺术成就高,且其基本结构系统在世界建筑体系中保持着相对的独立性和一贯性。 中国原始社会的先民依穴而居,所谓“山顶洞人”就是居住在山顶上的洞穴之中;象形字“宫”就很像两两相套的圆形穴,
上海的东方明珠广播电视塔,其上方的球体正好处在黄金分割点上,使整个建筑看起来更挺拔、美观 物理学在建筑设计中发挥着重要作用,建筑的防风、抗震、保温、遮阳、隔声……无不与物理学密切相关。 上海花博会竹藤馆的屋面,使用的是一种叫作竹钢(以竹子为原料)的新材料 蜜蜂的蜂巢、鸟儿的鸟巢、蚂蚁的洞穴……建筑设计师不仅从动物的“房子”中获得灵感和启发,丰富人类的建筑,而且通过研究动植物的形态,设计出许多
斗拱是中国古建筑特有的组成构件,在许多古建筑的屋檐下,都能见到它的身影。细观斗拱,它层层叠叠,紧密排列。富有规律的纵横之间,暗藏着什么样的科学智慧呢? 斗与拱的进化史 斗拱,又称斗栱、斗科、铺作等,是一种屋顶和屋身的过渡构件,通常位于柱顶之上、屋檐之下。顾名思义,斗拱主要由两部分组成,即斗与拱:斗为方形木块,拱为弓形木构件,两者在水平方向搭扣连接成一组,而后在垂直方向上组组叠加,形成一道道组
走进古都西安,历史的烙印随处可见。其中,陕西历史博物馆是当之无愧的文物宝库,其建筑外观也彰显着独特的中国风——和许多中国传统风格建筑一样,它的屋顶被设计成经典的凹曲屋面。为什么凹曲屋面会成为流传千年的建筑经典造型?这其中蕴藏着什么科学奥秘? 雨水,雨水,快滑走 凹曲屋面,即屋脊高耸,屋檐低下且向外延伸、微微翘起,使屋面呈现向下弯曲的凹弧面的屋顶设计形式。 与西方建筑中笔直的直线坡屋顶、向上
让音符在空间中“舞动” 设计师运用建筑声学原理(例如声波的传播、反射与吸收),通过对音乐厅形状的巧妙设计、建筑材料的精心选择、吸音结构的合理设置,打造出能够引导和控制声音的理想空间。 如图所示,音乐厅内设有声学材料及构件,从而保障室内良好的音质,例如:不规则的反射板、吸声材料与吸声体、隔声构件、隔振构件、高度不同的挑台等。 根据声波传播反射吸收原理,设计师要推断出声波在室内的走向与分布,使声
建筑史群星璀璨,有的宏伟庄严,有的玲珑精致,有的蕴含着厚重的历史,也有的代表着高科技的未来。还有一类建筑,它们根植于本土,着眼于当下,抛却了绚丽的外表,与当地的自然、时间、人文融为一体,因地制宜,浑然天成,这就是“在地性”建筑。 从大地中来 “在地性”这一概念最早来源于社会学,渗透到建筑领域后,形成了“在地性建筑”这一概念。它强调的是建筑物本身灵活地适应所处地方的地形、地势、气候、生产生活方
“生态建筑”这一词汇的起源可以追溯到20世纪60年代,建筑师保罗·索莱里把生态学(Ecology)和建筑学(Architecture)两个单词合并为“Arology”,首次提出了生态建筑的理念。生态建筑是一种与自然环境相协调、可持续发展的建筑形式,强调在尊重自然、顺应自然、保护自然的前提下,合理利用自然资源,推动建筑与生态环境的协调发展。 中国传统民居里的生态智慧 在生态建筑这一词汇出现之前,
山东东营被誉为“东方湿地之城”“黄河水城”,是全球首批“国际湿地城市”之一,拥有我国暖温带保存最广阔、最完善、最年轻的湿地生态系统。 2月2日是第28个世界湿地日,今年世界湿地日的主题是“湿地与人类福祉”。让我们走近东营湿地,感受湿地带给人类的福祉吧! 东营湿地的天时·地利·人和 东营,位于河海交汇处,水源充足、植被茂盛、生物种类丰富,有近海与海岸湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地、人工
只要听鸣叫声,它就能分辨出是什么鸟;在人类眼中,仿佛长得一模一样的灰鹤,它却能逐一识别;它还能和野生动物一起遨游世界,它就是湿地中神奇的“生态医生”!在它的帮助下,研究人员可以监测并获取湿地中的实时数据,对威胁湿地安全的情形进行预警和处置。 “生态医生”的问诊流程 智慧湿地系统由前端感知设备、人工智能算法、湿地数字孪生底座和智慧湿地系统管理平台组成。 前端感知设备是湿地中的“智慧之眼”,安装
建筑是人类文明的重要组成部分,建筑的设计与构造融合了科学、技术、美学和社会需求,具有独特的魅力和影响力。 你了解建筑师这一职业吗?如何才能成长为一名建筑师呢? 童年的偶然接触,结缘建筑师 严格说来,我属于一半教师,一半建筑师。建筑师这一职业并非我从小的志向,而是在偶然中选择了这条道路。 小时候,我的绘画能力还不错。有一次幼儿园活动,老师让大家画一只简笔画的猫,只需用两个椭圆就能完成。我的画
走进博物馆,一件件奇珍异宝 让我们沉浸其中。在这些展览的背后, 是博物馆设计师的精妙演绎:展品如何陈列, 场馆的空间如何布局……这些问题充满了设计的学问。 接下来,就让我们一起看看博物馆设计师的科研日常吧。 参加专业的研讨会、与同行们交流心得,也是设计师的日常工作之一(供图/李怀生) 探索设计的无限可能 对于博物馆设计师而言,日常工作不仅仅是设计图纸和挑选材料,对科学的研究更是十
近日,中国空间站首次获得高清“全家福”。通过这张“全家福”,空间站的每一个部分都可以一览无余。此前,我们只能通过安装在空间站外部的高清摄像机,拍摄空间站的局部照片,或是通过与空间站交会对接的飞船的舱外摄像机,获得比较模糊的空间站全景。你一定很好奇,这张高清“全家福”是怎么拍摄的呢? 绕着“模特”飞一圈 要开门见山告诉大家的是,这几张照片是由航天员使用手持相机拍摄的。2023年10月31日,
昆虫 是世界上物种最多、分布最广的动物,几乎占据了陆地生态系统的每个角落。约4.8亿年前的奥陶纪,昆虫的祖先成功从海洋登上陆地,并在陆地上分化出高度多样化的类群。但你知道吗?有极少数的昆虫选择了一条艰辛的道路——重回海洋,海蝽科昆虫就是其中的佼佼者。 于珊瑚礁海域滑行 海蝽科,属昆虫纲半翅目,是昆虫纲中罕见的严格海生类群,一生只生活在海洋中,主要分布于太平洋和印度洋的热带海域。海蝽科昆虫
飞机相对于空气的运动速度叫空速,空速管顾名思义,就是用来测量飞机空速的管子。根据空速,飞行员可以判断作用在飞机上的空气动力情况,计算飞机相对于地球表面的运动速度,从而正确操控飞机,确定飞机的飞行距离和飞行时间。 欲测空速 先测气压 根据运动的相对性,飞机飞行时,空气相对飞机会以大小相等、方向相反的流速流过飞机。由于气体流速不同,压强也不同,因此可以根据气体压强的变化反推出气流的速度,也就是飞机
三色堇与授粉昆虫 科学家发现一些花朵逐渐“放弃”昆虫授粉 近日,法国科学家指出,随着授粉昆虫数量的逐渐减少,一些开花植物的繁殖变得更加困难,它们正在向自我授粉的方向进化,对昆虫的吸引力越来越小。 研究人员发现,与20~30年前生长在巴黎地区的三色堇相比,如今生长在同一地区的三色堇花朵小了10%,花蜜产量减少了20%,使传粉昆虫更少对其造访。研究人员认为,这种变化是由于欧洲传粉昆虫数量减少导致
“时空位置信息是探索认知宇宙与世界中物质、能量及其性质的钥匙。” —刘经南 中国工程院院士、国家卫星定位系统工程技术研究中心主任 刘经南院士在近日的文章中提到:“北斗系统是我国自主研发的国之重器,是国家战略需求和国际科技竞争的重要领域。它的建设发展,也是我国科技自立自强的生动实践。” “2035年前,我国还将建设完善更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系。”刘经南认为,“这就是要让精
5 亿年 近日,在云南省曲靖市的一个高速公路在建项目施工现场,工作人员发现了大量古生物化石。为保护好化石,当地紧急暂停化石地区域的施工作业,竖起了“禁止施工”的标牌并设置围挡区。相关工作人员正在抓紧对化石进行采集、认定。 施工现场发现的化石 据专家介绍,已在现场发现光滑马龙虫、等刺虫、纳罗虫、高肌虫、软舌螺等古生物的化石。经初步推断,这套地层的地质年代是比寒武纪澄江动物群稍晚一点的马龙动物群
全球最大蚊子工厂将在巴西运营 非营利组织世界蚊子计划(World Mosquito Program)将在巴西建造全球最大的抗病毒转基因蚊子生产工厂,并于今年开始运营。 这种转基因蚊子能阻止蚊子传播病毒,是因为其携带沃尔巴克氏菌。研究人员目前已经在澳大利亚、巴西、印度尼西亚等国的一些城市测试了释放这种蚊子的效果。一项全面试验的数据显示,转基因蚊子的释放可将登革热的发病率降低77%。据估算,该工厂
建筑师维努·丹尼尔 如今,城市已经成了闳(hóng)宇崇楼的聚集地。建筑业飞速发展的同时,也在不断消耗能源和资源,建筑的碳排放量逐渐成为人们关注的焦点。本期TED大会邀请到了印度建筑师维努·丹尼尔(Vinu Daniel),他致力于减少建筑的碳足迹,用独特的设计理念将建筑与环保融合在一起。 回归脚下,回归大地 想要建一座房子,最理想的材料就在离选址5000米范围内——泥土。丹尼尔希望让建筑回
香肠我们并不陌生,但你听说过“石香肠”吗?在野外,地质工作者常会在地层中看到一种独特的“香肠”——石香肠构造,它就像埋藏在地层中的一节节香肠。这种形态是如何产生的呢?让我们听听地球的回答吧。 石头制成的“香肠” 石香肠构造常见于层状地质体中,简单来说,它是由于不同层的力学性质不同,在某种受力情况下被拉断成节状形态形成的地质构造。石香肠构造具有重要的力学指示意义,可以被地质工作者用来测算地层
人们常说,耳听为虚,眼见为实。然而,眼见也不一定为实。当我们的感知受到形、光、色的干扰时,再加上生理、心理等因素的影响,往往会产生一些与实际不符的偏差,这就是视错觉。如果将视错觉应用到建筑或绘画中,会造就一系列有趣而令人惊叹的设计。让我们通过一个实验,来感受视错觉的神奇之处吧。 实验材料 纸杯、硬纸板、剪刀、白纸、胶棒、图钉、棉签、黑色水彩笔 实验步骤1 借助纸杯的圆形底面,分别在硬纸
衡水内画,是一种鼻烟壶内壁绘画技艺,是河北省衡水市的民间传统艺术,也是国家级非物质文化遗产之一。 粘跃峰超写实主义内画技艺鼻烟壶作品(供图/粘跃峰) 存千里河山 内画鼻烟壶诞生于清代乾隆晚期,人们将其形容为“寸幅之地具千里之势”的艺术。 按照地域,内画可分为京、鲁、冀、粤四大流派,其中最早诞生的是京派。衡水内画为冀派,创始人王习三是京派老艺人叶菶(běng)祺、叶晓峰的第一位外姓弟子。2
龙,是中华民族的精神象征。传说中,龙神通广大,可以上天入海、呼风唤雨。明朝时,人们根据龙的形象制造了一种武器,它也被认为是二级火箭的鼻祖,它就是火龙出水。 这条火龙长什么样? 火龙出水由“火”“龙”“水”3部分组成。它们分别有什么含义呢?又是如何构成精妙武器的呢? 龙——霸气形态 “龙”,指的是火龙出水的外形——由龙头、龙身和龙尾3部分构成。龙头、龙尾皆是由木头雕刻而成的,龙身则是选取上好
犀牛是一种生活在热带草原和丛林中的珍稀大型野生动物,目前仅存于南亚和非洲。然而,在距今7000~3000年的中国大地上,野生犀牛曾成群结队地出现过。现收藏于中国国家博物馆的错金银云纹铜犀尊,就是古代匠人通过观察真实的犀牛制作而成的。我们来看一看这件错金银云纹铜犀尊本尊吧。 西汉时的尊贵礼器 尊,是中国古代青铜器中的一种器型,用于储酒。尊的造型丰富,商周时期流行一种肖形尊,多采用鸟兽等动物的造型
潜艇救援舰如同海上救护车,是海军重要的保障舰艇。中国拥有哪些潜艇救援舰?它们有哪些救援装备?又是如何在深海展开救援的呢? 什么是潜艇救援舰 潜艇是能够在水下运行的舰艇。但时至今日,潜艇救援仍然是世界公认的难题。如何保障潜艇在训练和作战时的安全呢?这就要提到我们这篇文章的“主角”——潜艇救援舰。 潜艇救援舰虽然不是战斗舰艇,其作用却无可替代:当潜艇出现故障或遇到事故时,潜艇救援舰可以对
兵法解析 以逸待劳,《三十六计》的第四计,是一种后发制人的韬略。中国古代名将面对气势正盛的敌人时,会先以守势养精蓄锐,用防御消磨敌军的士气,形成体力和精神状态上的优势,待敌军疲于奔命时,再审时度势,寻找有利战机,后发制人、一举破敌。 以逸待劳,既是一句成语,也是一计兵法。它最早出自《孙子兵法·军争篇》:“以近待远,以佚(通‘逸’)待劳,以饱待饥,此治力者也。”《孙子兵法·虚实篇》也有类似的说法
杨廷宝(1901年1月1日~1982年12月23日),字仁辉,河南南阳人,中国杰出的建筑学家和建筑教育家,中国科学院学部委员(院士)。他是中国近现代建筑学科和建筑教育的奠基者之一,致力于将民族风格与现代主义建筑相融合。在建筑界,他与梁思成并驾齐驱,二者被称为“南杨北梁”。 年少有为 超级学神养成记 1901年的第一天,一个小男婴在河南省南阳市出生,他就是杨廷宝。杨廷宝的父亲杨鹤汀是一名
“心无旁骛,制心一处”。京作硬木家具制作技艺是中国国家级非物质文化遗产,而它的代表性传承人之一刘更生,更是积极投入相关的研究和修复工作中,保护、发扬了传统文化,荣获全国五一劳动奖章、北京市劳动模范、2021年“大国工匠年度人物”等殊荣。 刀刻斧凿出匠心 刘更生的父亲是京作硬木家具知名老字号“龙顺成”的资深木匠。伴随刘更生童年的是锛(bēn)凿斧锯的叮当声和满眼的硬木家具,“我觉得自己就像一
杨维才院士(右一)为获奖选手颁奖 “书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。”为激发青少年的好奇心、想象力、探求欲,培养具有科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体,北京中科科教发展基金会在第37届全国青少年科技创新大赛中,资助设立了专项奖——科兴创新奖,由北京青少年科技教育协会协办该项目。该奖项选拔出的若干优秀中学生,将由院士专家团队进行跟踪培养,帮助他们成才、成长。 与科学携手同行 “科行创
电与磁似一对形影不离的好兄弟,它们相伴相随,互相影响。在它们的作用下,许多物理现象就此诞生。让我们一起来看看,电与磁是如何交织生热的吧! 电生磁,磁生电,而后因电阻生热 或许你还记得,在2024年1月的《知识就是力量》杂志中,我们做过一个有关电磁感应现象的物理实验:一个闭合线框与电流表串联,当闭合线框切割蹄形磁铁的磁感线时,电流表有示数,说明产生了感应电流。这是因为,在切割磁感线的过程中,穿过
案例 小涵是一名刚刚升入初中的学生。最近,她发现自己总是沉浸在不着边际的幻想之中:她幻想自己见到了崇拜的明星,和他们互动交流;甚至幻想自己也成了明星,手捧鲜花,老师和同学都为她鼓掌……与此同时,小涵变得讨厌学习,听不进课,总想请假不去上学。小学时,她的成绩在班里名列前茅,如今已一落千丈。小涵觉得自己病了,她想要控制自己,可她越控制,越会陷入幻想…… 心理现象:白日梦
裸蛤(ɡé),学名船蛆,是一种喜爱钻木头的海洋穿孔贝类,属双壳纲。世界环境不断变化,利用陆上的广阔空间和更先进的技术设备饲养海产品、大力发展离岸海水养殖,不仅标志着技术的飞跃,还是水产经济的新未来。因此,科学家开始研究如何高效养殖裸蛤。 裸蛤的鳃既可呼吸又可滤食:当水流过时,水中的食物颗粒会被鳃拦下来。不仅如此,鳃中还有很多共生的细菌等微生物,它们能够帮助裸蛤分解木头,为其提供能量。
科学家发明了一种超声波墨水,用来实现生物深层组织的3D打印。它在吸收超声波后,能够凝固成各种形状和结构的打印制品。 超声波是一种波长极短的机械波,由于它能够穿透比光波大百倍的深度,在医学、工业上有很多应用。这种能被超声波控制的新型超声波墨水可在生物体上兼容,这意味着,人们可以利用它在前所未有的生物组织深度中创建重要的结构。 那么,超声波墨水是如何实现凝固的呢? 当超声波墨水被输送到目
任务 地球时2060年2月1日,农历腊月二十九,除夕,己卯兔年的最后一天。 18时,我正在紫竹林农场追兔子。我扑过去一把揪到兔子的耳朵,把它拎起来笑话道:“还跑!一会儿把你红烧了,给年夜饭加个荤菜!” 突然耳朵疼痛起来,我侧过头,原来是紫竹林大总管老赵。他手轻轻一拧,我就疼得龇牙。 “赵叔!叔,叔……”我哀号,“您别拧我,耳朵疼。” “那你还抓着玉兔?它不疼啊?”老赵吼道。 他的声音如
天上的飞机发出刺耳的“尖叫”,磁悬浮汽车从我身边“轰隆”驶过。我低着头,不知道要走到哪里去,心里只想着我的小狗麦茜——它刚刚因车祸失去了生命。 “砰”的一声,我撞到了一个人,抬头一看,是一位面容和蔼的老奶奶。见我一脸悲伤,她低声问:“小姑娘,发生什么事了,怎么这么难过?”她又从口袋里掏出一个淡粉色的丝绸小袋子递给我:“这个给你,刚刚我买糖的赠品,别不开心了。”我谢过老奶奶后,转身离开。余光中,我
想要创作科幻作品,要从一个好的创意点出发。阿瑟·克拉克(英国科幻小说家)的《2001太空漫游》,从“人类的进化受到了外星文明的影响”出发;菲利普·K·迪克(美国科幻小说家)的《仿生人会梦见电子羊吗?》,以“未来世界,人类和仿生人之间的界限变得模糊”为基点思考关于人性、道德和存在本身……拥有大胆、新颖、前卫的创意点后我们迎来了新的困难,如何将它们转化为情节,并且用适当的篇幅展现它们? 本期刊载的科
中国幅员辽阔,各个地区之间的环境差异巨大。自古以来,人们为了让生活更舒适,都会因地制宜改造自己的居住环境,其中,我认为最重要的部分就是房子。 苗族是一个古老的民族,他们的祖先可以追溯至上古时期(夏朝以前的时代)的苗蛮族。后来,苗族人不断迁徙,其中一支来到了黔东南地区(贵州省东南部)。 贵州山地众多,平原、耕地稀少,为了更好地耕种,苗族人把居所建在30~70度的斜坡上。这些居所一边倚靠在山坡
悠悠历史、千年文明,朝代更迭中,多少建筑屹立不倒。以前,我觉得古建筑古老、优美,但又有些残破。去年,我和妈妈一起去故宫博物院参加活动,听到了老师的一席话—— “立在砖石基座上的柱、梁、枋(音fāng。比梁小的木材,不能独立受力,起增强构架的作用),用榫(sǔn)卯互相咬合挑起的四角飞檐大屋顶……你或许未曾想过,这些正代表着古人的科技。这些建筑与我们呼吸着同样的空气、存在于同样的天地之间,我们探索
氢能,因其出色的特点,被誉为“21世纪的终极能源”。然而,氢能的生产和利用,离不开新能源材料的技术发展。2023年12月30日,中科馆大讲堂邀请到北京化工大学教授向中华老师,带我们一同走进新能源材料的神奇的界。 氢能为什么备受青睐? 氢能具有这样几个优点: 1.热值高:氢能的热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中名列前茅,是汽油热值的3倍。 2.可储存性:相较于难以储存、远程运输损耗大的
教育部印发《义务教育课程方案和课程标准(2022年版)》,提出4个跨学科概念和13个学科核心概念,以及倡导读科学家故事,学习科学家精神。本刊携手权威科学家、一线科研工作者,紧密结合教育部新课标中的核心内容,将本期内容聚焦数学、物理、生物、地理、历史等多个学科,并结合前沿科技进行深度剖析,引导青少年主动学科学、用科学,将科学理念、科学思维转化为行动。 数学方面,《屋檐之上的数学密码》向你介绍了最速