鳥鳴、量子計算、奧密克戎變異及更多

科學如何幫助我們看到、聽到和修復我們不易察覺的事物

大眾科學, May 2022

大眾科學,2022年5月

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科學的意義在於擴充套件人類感知的領域。有時這意味著讓不可見的事物變得可見,就像伽利略將望遠鏡對準木星,發現另一顆行星周圍的衛星並改變了我們字面意義上的世界觀。我們現在知道,花朵對我們來說很美麗,但它們正在使用我們看不見的紫外線圖案與鳥類和蜜蜂交流,而且大象可以感覺到振動透過地面傳播,來自數英里之外。

自從有人類以來,人們一直在觀察鳥類歌唱和鳴叫鳥類發出聲音是為了吸引配偶、捍衛領地、互相尋找等等。許多鳥類的歌聲對我們來說聽起來很悅耳,具有清晰的音符,這些音符以令人愉悅的模式和穩定的速度重複出現——基本上就是旋律、節奏和節拍。但是,正如亞當·費什拜因和其他鳥類研究人員最近發現的那樣,對我們來說如此迷人的聲音對它們來說並沒有那麼大的意義。鳥類似乎不太注意旋律,而是更注意人類無法察覺的每個音符中的細微細節。

大多數寄生蟲是看不見的,儘管有些是可見的(比如絛蟲,真可怕)。美在於鳥的耳朵或科學家的觀察者之眼,並且越來越多的人認識到寄生蟲會並且確實會滅絕,應該受到保護。正如科學記者蕾切爾·努維爾寫道,多達 40% 到 50% 的動物物種是寄生蟲,幾乎所有其他物種都至少有一種寄生蟲進化出來寄生於它。

寄生蟲是困擾魚類養殖場的問題之一。當您將魚集中在巨大的圍欄中時,寄生蟲和疾病會迅速傳播,並可能逃逸到野生動物身上。現在,科學家和具有科學知識的水產養殖者正在試驗環境和經濟上可持續的魚類養殖實踐。作者艾倫·魯佩爾·謝爾帶我們去了緬因州,那裡的鱈魚、蝦和貽貝的商業漁業已經崩潰,氣候緊急情況正在將龍蝦推向更涼爽的加拿大水域。養殖貝類甚至正在那裡開發的巨型鰭魚養殖業務可能是海鮮的未來。

量子理論家扎伊拉·納扎里奧撰寫的本月精彩封面故事的主題是計算的未來。量子計算使用稱為量子位元的基本單元(類似於經典計算機中的位元,但形式是波而不是 1 和 0),這些量子位元透過量子糾纏連線在一起。量子計算機可以儲存和處理資訊,其規模和速度遠遠超出經典計算機的能力,但它們也遭受著與經典計算機中任何事物都不同的錯誤。納扎里奧專注於修復這些錯誤,並且她在這裡講述了這項重要且令人費解的工作的挑戰、發現和樂趣,並配有圖形,幫助將看不見的量子怪癖變得可見。

阿沙寧卡人對可能發生的事情有不同的看法。他們已經看到亞馬遜的部分地區被伐木工人、礦工和毒販摧毀,並且他們一直在探索複雜而富有創造性的方法來保護他們的家園。在一個(對我們來說)不尋常的合作中,人類學家卡羅琳娜·施耐德·科曼杜利和 Apiwtxa 協會分享了一個社群的世界觀,以及它如何激勵他們創造可持續的自給自足的生活方式,並賦予亞馬遜地區其他土著人民及其盟友保護和重建棲息地的能力。點選此處欣賞令人驚歎的隨附攝影作品。

我們剛剛目睹了幾乎可以肯定是歷史上傳播速度最快的人類病毒,即 SARS-CoV-2 的奧密克戎變異株。科學記者梅根·斯庫德拉里和圖形藝術家維羅妮卡·法爾科涅裡·海斯展示了為什麼這種變異株如此擅長其所做的事情。奧密克戎變異株比以前受關注的變異株有更多的基因突變,首先是允許它躲避人類免疫系統的突變。而且更多的變異株即將到來。我們希望您能夠儘可能保持安全、健康和充分知情,因為科學幫助我們看到、聽到和修復我們不易察覺的事物。

勞拉·赫爾穆特曾任大眾科學主編。她曾擔任華盛頓郵報、國家地理、Slate、史密森尼科學的編輯。她曾任美國國家科學作家協會主席。她目前是美國國家科學院、工程院和醫學院科學傳播促進常設委員會的成員,以及 SciLine 和 The Transmitter 的顧問委員會成員。她擁有加州大學伯克利分校認知神經科學博士學位。她最近獲得了國家科學教育中心的達爾文之友獎。在 Bluesky 上關注她 @laurahelmuth.bsky.social

更多作者:勞拉·赫爾穆特
大眾科學雜誌第 326 卷第 5 期本文最初以“新感知”為標題發表於大眾科學雜誌第 326 卷第 5 期(),第 4 頁
doi:10.1038/scientificamerican0522-4
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