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中国科学院 著

图书标签:

• 科学
• 科技
• 发展
• 报告
• 2014
• 中国
• 科技发展
• 科技进步
• 社会发展
• 创新
• 政策

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030398345

版次：1

商品编码：11426316

包装：平装

丛书名： 中国科学院科学与社会系列报告

开本：16开

出版时间：2014-04-01

页数：329

正文语种：中文

内容简介

本报告是中国科学院发布的年度系列报告《科学发展报告》的第十七本，旨在综述2013年度世界科学前沿进展，展望重要科学领域发展趋势，评述诺贝尔奖科学成果，报道我国科学家具有代表性的研究成果，聚焦公众关注的科学热点问题，介绍我国科学的整体发展状况，分析科技发展的战略与政策，介绍科学在我国实施创新驱动发展战略和建设创新型国家中所起的重要作用，并向国家提出有关中国科学的发展战略和政策建议，为高层科学决策提供参考。

目录

创新，让更多人成就梦想(代序) …白春礼
前言…中国科学院“科学发展报告”课题组
第一章 科学展望
1.1 生命的曙光
——再生医学发展与展望 ??吴祖泽 王立生 崔春萍等
1.2 大化学与技术革命是第六次科技革命的核心内容之一 ?徐光宪
第二章 科学前沿
2.1 2012年9月至2013年8月物理学、化学、生物学、医学前沿的热门课题 ???王海霞 叶 成 王浩鑫等
2.2 平方千米阵——SKA ??陈学雷
2.3 石墨烯在信息技术领域的应用研究进展 ??郭海明 高鸿钧
2.4 微流控芯片进展与展

前言/序言

《星际航行与量子纠缠：跨越时空的探索》 图书简介 本书并非聚焦于地球历2014年特定时期的科学成就与发展脉络，而是将读者的目光投向一个更为宏大且充满未知的领域——宇宙尺度的探索与微观物理学的尖端突破。我们旨在构建一座桥梁，连接人类最古老的梦想——飞离摇篮，与当代物理学最深奥的秘密——量子世界的运行法则。 本书共分六个主要部分，深入剖析了当前前沿科学的数个关键领域，重点阐述了理论模型、实验验证的最新进展，以及未来十年内可能出现的颠覆性技术。 --- 第一部分：超光速的理论边界与曲速引擎的物理学基础 本部分首先对爱因斯坦的狭义相对论进行了系统性的回顾，着重探讨了光速限制在传统物理框架下的不可逾越性。随后，我们将焦点转向了对“形变时空”的理论探索。 1.1 闵可夫斯基时空与弯曲时空的张量分析： 我们详细介绍了广义相对论中度规张量（Metric Tensor）的数学结构，解释了物质与能量如何通过引力场弯曲时空。特别关注了描述引力场方程的求解方法，例如史瓦西解（Schwarzschild Solution）在描述无质量、无电荷黑洞时的应用。 1.2 阿尔库比耶雷驱动机制的修正： 重点分析了自1994年阿尔库比耶雷提出的曲速引擎（Warp Drive）概念以来，理论物理学家们所做的关键修正。核心问题在于负能量密度（Negative Energy Density）的物理可行性。我们引入了关于卡西米尔效应（Casimir Effect）的最新实验数据，探讨其在生成微小负能量区域的可能性，并引入了“量子真空能耗”模型，评估驱动一个宏观飞行器所需的能量需求——这远超当前人类文明的全部能量储备。 1.3 虫洞的拓扑结构与稳定化挑战： 探讨了爱因斯坦-罗森桥（Einstein-Rosen Bridge）的理论构造。本书并非停留在简单的隧道比喻，而是深入分析了维持虫洞喉部开放所需的“异物质”（Exotic Matter）的性质要求——它必须具有负质量或等效的负压力。我们引用了高维空间理论（如Kaluza-Klein理论的某些变体）中关于虫洞稳定性的新见解，指出稳定化是比生成本身更严峻的挑战。 --- 第二部分：量子信息与纠缠的实用化探索 第二部分将读者从宏观的宇宙尺度拉回到最微小的基本粒子层面，专注于量子纠缠（Quantum Entanglement）这一“鬼魅般的超距作用”如何转化为下一代信息技术的基石。 2.1 贝尔不等式的突破与非定域性验证： 本部分回顾了早期贝尔实验的局限性，并详细介绍了近年来在光纤网络和超导量子比特（Superconducting Qubits）上实现的“无漏洞”（Loophole-Free）贝尔测试。我们探讨了如何利用这些实验结果，更加坚实地排除“定域隐变量理论”（Local Hidden Variable Theories）的可能性。 2.2 量子纠错码（Quantum Error Correction Codes）： 讨论了量子计算面临的最大障碍——退相干（Decoherence）。我们将重点放在表面码（Surface Codes）和拓扑量子计算（Topological Quantum Computing）的最新架构。详细解析了如何使用冗余比特（Ancilla Qubits）来监测并校正量子态的微小错误，而不测量并破坏叠加态本身。 2.3 量子隐形传态（Quantum Teleportation）的距离极限： 区分了信息传输与物质传输的概念。本书详细描述了利用纠缠对实现光子和原子态的远距离传输实验，包括在地面到卫星链路上的成功案例。我们分析了传输效率与纠缠源质量之间的函数关系，并探讨了在太阳系尺度上构建纠缠信道的工程学设想。 --- 第三部分：暗物质的直接探测与宇宙学模型 本书第三部分转向了观测天体物理学的最前沿：解开宇宙中约占总质能85%的“暗部门”之谜。 3.1 WIMP 模型的衰退与轴子（Axion）的兴起： 评估了对弱相互作用重粒子（WIMP）的直接搜寻实验（如LUX-ZEPLIN, XENONnT）在灵敏度不断提高的情况下，仍未发现确凿信号所带来的理论压力。我们深入探讨了作为暗物质候选粒子的轴子，其理论起源于强相互作用的CP问题，并介绍了ADMX（Axion Dark Matter eXperiment）等谐振腔实验的原理和对轴子质量范围的排除进展。 3.2 引力透镜成像与暗物质晕的精细结构： 阐述了如何利用极强引力透镜和弱引力透镜效应，对星系际空间中暗物质的分布进行高分辨率成像。书中包含了对星系团碰撞（如子弹星系团）的最新模拟结果分析，这些结果为暗物质的“非碰撞性”提供了强有力的经验证据。 3.3 修正引力理论的挑战： 简要对比了Mond（修正牛顿动力学）等现象学模型与标准Lambda-CDM模型在解释星系旋转曲线上的优劣。重点分析了诸如张量-矢量-标量引力（TeVeS）等尝试在不引入新粒子的前提下修改广义相对论的尝试，并讨论了它们在解释宇宙大尺度结构形成时的预测差异。 --- 第四部分：生物分子机器的复杂性与合成生物学的前沿 科学的进步并非只发生在极端尺度。本部分关注生命科学如何利用物理学和工程学的原理，实现对生命活动的精细操控与重构。 4.1 单分子生物物理学： 介绍了原子力显微镜（AFM）和光镊技术（Optical Tweezers）如何被用于实时观察单个酶分子在催化反应中的机械运动和受力情况。我们通过实例分析了DNA解旋酶（Helicase）如何“行走”于DNA链上，以及肌球蛋白（Myosin）的步进机制，揭示了生命过程中的能量转换效率。 4.2 信使RNA（mRNA）技术与新一代疫苗： 深入剖析了mRNA分子作为信息载体的双重性质。本书详细描述了脂质纳米颗粒（LNP）的封装技术，这是将高度不稳定的mRNA递送到目标细胞内的关键工程学突破。同时，讨论了利用此平台开发个性化癌症治疗疫苗的技术路径。 4.3 基因编辑系统的进化——从CRISPR到Prime Editing： 在回顾CRISPR-Cas9系统对基因组精确切割的基础上，本书重点介绍了Prime Editing（先导编辑）技术，该技术通过逆转录酶（Reverse Transcriptase）直接将新的遗传信息写入靶点，避免了双链断裂带来的脱靶效应和不可预测的修复结果，标志着基因编辑从“剪切”到“编辑”的重大飞跃。 --- 第五部分：地球气候模型与极端环境下的材料科学 本部分关注地球系统科学和应对未来挑战所需的材料革新。 5.1 气候反馈回路的复杂性量化： 探讨了地球系统模型（ESM）中对云层、气溶胶和海洋环流反馈机制的精细化处理。重点分析了“云微物理过程”在模型不确定性中所占的权重，以及如何利用卫星数据和深海浮标阵列来降低这些不确定性。 5.2 负温室效应材料的研发： 介绍了选择性热辐射材料（Radiative Cooling Materials）的最新进展。这些材料旨在通过精确控制电磁波谱中的特定波段（如8-13微米的大气透明窗口），实现无需消耗能源的物体降温，对缓解城市热岛效应具有巨大潜力。 5.3 超导体的探索前沿——高温与常温的界限： 总结了在极高压力下合成的氢化物超导体（如硫化氢、镧系氢化物）的临界温度（Tc）记录，它们已经突破了液氮温区。并审慎评估了基于氮化镥（LuN）等材料在常压下实现室温超导的可能性，以及理论上对这种现象的解释框架。 --- 第六部分：人工智能的涌现能力与可解释性挑战 本书最后一部分考察了计算科学中与人类智能最接近的前沿领域。 6.1 深度学习模型的“涌现能力”（Emergent Abilities）： 分析了大型语言模型（LLMs）在参数规模达到特定阈值后，所展现出的传统小模型不具备的推理、概括和泛化能力。本书试图从信息论和复杂系统理论的角度，对这种“涌现”现象进行初步的建模尝试。 6.2 因果推断与反事实推理： 探讨了超越相关性分析的重要性。通过朱迪亚·珀尔（Judea Pearl）的“do-calculus”框架，本书解释了如何构建图形模型来区分干预（Intervention）和观察（Observation），并论证了实现真正通用人工智能（AGI）对因果理解的必然要求。 6.3 可解释性人工智能（XAI）的几何学方法： 介绍了LIME（Local Interpretable Model-agnostic Explanations）和SHAP（SHapley Additive exPlanations）等工具的局限性，并深入探讨了基于高维特征空间的几何分析方法，旨在揭示神经网络内部决策边界的内在结构，使复杂的黑箱模型决策过程可被人类洞察。 结语： 《星际航行与量子纠缠：跨越时空的探索》是一部面向所有对基础科学边界抱有强烈好奇心的读者的著作。它力图在宏大的宇宙尺度、微小的量子实在、以及复杂的人工智能和生命系统中，勾勒出当代科学正在进行的最激动人心的对话。本书的视野横跨了数个数量级，展现了人类智力在理解自然界复杂性方面所展现出的不懈努力与非凡成就。

评分☆☆☆☆☆

《2014科学发展报告》给我的感觉就像是一次穿越时间的科学盛宴，让我得以窥见那个时代科学界的全貌。这本书的结构非常清晰，每一章节都聚焦于一个特定的科学领域，并对其进行了深入的剖析。我花了很多时间去研究关于气候变化和环境保护的章节，里面引用了大量的研究数据和模型，详细解释了气候变化的成因、影响以及各国应对的策略。读完之后，我对这个全球性挑战有了更深刻的认识，也更加理解了科学研究在解决这些问题中的关键作用。另外，书中对材料科学和纳米技术的介绍也让我大开眼界，那些微观世界的奇妙变化，以及由此带来的颠覆性技术，都让我对未来的生活充满了无限的遐想。我特别喜欢书中对一些重大科学突破的背景介绍，它不仅讲述了发现了什么，更重要的是讲述了是如何发现的，这其中包含了无数科学家付出的艰辛努力、巧妙的设计和严谨的论证。这本书让我明白，每一次科学的飞跃都不是偶然，而是建立在扎实的基础和不懈的追求之上。它不仅仅是一份报告，更是一部激励人心、充满智慧的科学启示录。

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我拿到《2014科学发展报告》并没有抱太大的期望，觉得这种官方性质的报告可能会枯燥乏味，充斥着各种数据和理论，读起来一定很吃力。然而，出乎意料的是，这本书给我带来了许多惊喜。它并没有像我想象的那样冷冰冰，而是通过大量生动详实的案例，将抽象的科学概念和发展趋势具象化。我印象最深刻的是其中关于太空探索的部分，详细描述了当年几个重要的航天任务的进展，包括探测器的发射、科学数据的传回，以及由此带来的重大发现。读到这些内容时，我仿佛置身于那些激动人心的时刻，感受到人类探索宇宙的勇气和智慧。此外，书中对生物医学领域的阐述也同样引人入胜，从疾病治疗的新突破到基因技术的应用前景，都用通俗易懂的语言进行了介绍，即使是没有相关背景的读者也能轻松理解。最让我称赞的是，这本书在讨论科学进步的同时，也关注到了科技发展对人类社会带来的影响，例如对环境、经济、文化等方面的影响，这种多维度的思考方式让这本书的价值远不止于一份科技报告。我甚至觉得，这本书更像是一部关于人类如何在2014年以前沿科技武装自己、探索未知世界的精彩编年史。

评分☆☆☆☆☆

刚开始接触《2014科学发展报告》时，我其实是被它的“报告”二字劝退了，总觉得会是一堆枯燥的统计数字和专业术语，可能更适合科研人员翻阅。然而，当我真正开始阅读后，才发现我的担忧完全是多余的。这本书的语言风格相当灵活，虽然不乏严谨的学术性，但更多的是一种引人入胜的叙述方式。我尤其喜欢其中对“跨学科融合”的讨论，书中举了大量例子，说明不同科学领域的交叉与碰撞是如何催生出新的研究方向和技术革新的。比如，它详细介绍了计算机科学与生物学的结合，是如何在基因测序和蛋白质折叠等领域取得重大突破的。这种跨领域的视角让我看到了科学研究的无限可能性，也打破了我之前对学科壁垒的刻板印象。另外，书中对科学教育和公众科学素养的关注也让我觉得非常重要，它强调了普及科学知识、激发青少年科学兴趣的重要性，并提出了一些切实可行的建议。读完这本书，我感觉自己对科学的理解不再局限于某个单一的领域，而是有了一种更广阔、更立体的认知，甚至激起了我想要重新学习一些科学知识的冲动。

评分☆☆☆☆☆

《2014科学发展报告》的出现，对于我来说，恰好填补了我一直以来对科技发展脉络的模糊认知。我一直对各种新鲜事物充满好奇，但往往只能零散地接触到新闻报道或者一些碎片化的信息，很难形成一个完整的概念。《2014科学发展报告》就像是为我搭建了一个清晰的框架，让我能够系统地梳理出2014年前后，哪些科学领域是热点，哪些技术是前沿，又有哪些理论在当时引起了广泛的讨论。我特别欣赏书中对于“未来已来”的洞察，它并没有仅仅停留在对过去一年成就的总结，而是着眼于未来，对一些具有颠覆性潜力的新兴技术进行了前瞻性的分析。例如，它对人工智能在各个行业的渗透，对生物科技如何改变人类健康的可能性，以及对新能源革命的必然性进行了相当深入的探讨，这些内容读起来让我既兴奋又充满期待。更重要的是，这本书让我看到了科学研究背后的逻辑和驱动力，理解了科研人员是如何通过不断的探索和实验，一步步推动人类文明的进步。它不仅仅是一份记录，更是一份启迪，让我更加关注科技的动态，并思考科技发展与我们日常生活之间的深层联系。

评分☆☆☆☆☆

这本《2014科学发展报告》我断断续续地读了有好几个星期了。一开始我只是被这个标题吸引，觉得能在2014年这样一个时间节点，对科学发展进行一个集中的梳理和回顾，一定会非常有意义。拿到书后，我迫不及待地翻开，首先映入眼帘的是厚实的纸张和印刷精美的图表，这立刻给我一种专业、严谨的阅读体验。我特别喜欢其中对新兴科技领域的分析，比如人工智能、基因编辑、新能源等，它们不仅对现状进行了详尽的介绍，还对未来的发展趋势进行了大胆的预测，很多预测现在看来都已经被证实或者正在逐步实现，这让我对作者的洞察力感到由衷的佩服。同时，书中还穿插了对科学伦理、科研经费分配、科技人才培养等宏观问题的探讨，这些内容虽然不直接涉及某个具体的技术突破，但却深刻地影响着科学发展的方向和速度，读起来让人深思。我尤其注意到其中有一章专门讨论了国际科研合作的现状与挑战，里面的案例分析非常生动，让我对全球科技一体化的进程有了更清晰的认识。总的来说，这本书提供了一个非常全面和深刻的视角，让我对2014年全球科学发展的脉络有了系统性的了解，并且引发了我对科技与社会未来走向的进一步思考。

评分☆☆☆☆☆

书不错，就是味道很大，难受，不知道什么东西

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