自然杂志

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1. 第三极和北极的积雪变化与影响

钟歆玥, 康世昌, 史艳梅

自然杂志 2020, 42 (5): 407-412. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.008

摘要（1266）

PDF（pc）（969KB）（1366）

气候变暖背景下，积雪正在发生显著的变化。第三极（青藏高原）和北极作为积雪在高海拔和高纬度地区的典型分布区，备受科学界的关注。近60年来，第三极和北极的积雪范围和日数总体呈现减少趋势，但积雪深度的变化存在空间异质性。积雪的变化与气候条件、大气环流和吸光性杂质的影响密不可分，同时，积雪变化对气候、水文、生态和人类系统也具有重要反馈作用。对第三极和北极的积雪研究将为推动区域经济社会可持续发展提供重要基础数据和支撑。

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2. 中国近代数学先驱熊庆来

张维

自然杂志 2008, 30 (1): 58-62.

摘要（1282）

XIONG Qing-lai ，mathematician,biography,academic contribution

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3. VO₂相变机制和掺杂改性的第一性原理研究进展

崔苑苑，陈兰丽，严六明，任清华，施思齐，张文清，罗宏杰，高彦峰

自然杂志 2015, 37 (4): 251-260. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2015.04.002

摘要（1408）

PDF（pc）（2078KB）（3502）

VO₂具有“半导体—金属”相变特性，能够随温度变化自动调节近红外光透射率和电阻，在热开关、光学传感器、信息存储器件、智能窗以及非制冷焦平面探测器等方面具有广阔的应用前景，是一种备受关注的热致变色材料。首先，通过简要介绍VO2基本物理化学性质及相变原理的实验研究现状，着重综述了基于密度泛函理论的第一性原理计算在VO2相变机制研究中的最新进展，即VO₂的相变是Peierls和Mott相变机理相耦合的结果。其次，围绕能带调控，分金属元素和非金属元素两大类，综述了第一性原理计算在VO2掺杂改性中的应用。再次，指出了当前研究中存在的争议，即不同第一性原理计算方法得到的计算结果差别很大，因此在选择计算方法的类型时需要十分谨慎。最后展望了第一性原理计算在VO2材料研究中的应用前景。

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4. 全球合作推动人类知识进步

关毅

自然杂志 2019, 41 (3): 224-230. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2019.03.009

摘要（966）

PDF（pc）（8211KB）（820）

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5. 数学哲学与人生智慧

朱宏伟

自然杂志 2024, 46 (2): 157-160. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2024.02.009

摘要（838）

PDF（pc）（1630KB）（715）

数学概念深远地影响着人类的思维方式和世界观。文章探讨了贝叶斯定理、泊松分布和傅里叶变换在日常生活中的应用，揭示了这些数学公式背后的深层人生哲理。数学理论不仅能够解释科学现象，也为个人决策提供了可参照的方案，指导我们如何更新信念、把握机遇，从不同角度理解复杂问题。

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6. 利用氮稳定同位素记录重构古海洋氮素生物地球化学循环

洪义国徐向荣岳维忠

自然杂志 2014, 36 (6): 431-436.

摘要（452）

PDF（pc）（1212KB）（1467）

初始地球的氮素循环是由大气反应和缓慢的地质过程来控制的。在大约27亿年前，微生物代谢逐渐进化成为控制地球氮素转化的最核心驱动力，使得地球上的氮循环逐渐进化成为现在的模式。不同的微生物过程会产生不同的氮稳定同位素分馏，这种分馏的信号会储存于古生物介质中，因此通过分析古生物介质中氮的稳定同位素值，可以重构古海洋的氮素生物地球化学循环过程。

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7. 20世纪物理学中各种对称性观念的起源

杨振宁

自然杂志 1997, 19 (6): 311-315.

摘要（109）

PDF（pc）（614KB）（56）

对一位对称性的顶尖大师Frank杨，的确不需要我多介绍了。他大胆提出大自然该是怎样，是非阿贝尔的。令人多少感到惊异的是，大自然同意了。（引自Denys Wilkinson的介绍)

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8. 突破物质的非晶形成能力极限 ——证明非晶态是常规物质的第四态

童星, 柯海波, 汪卫华, 白海洋

自然杂志 2025, 47 (4): 239-248. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.010

摘要（857）

PDF（pc）（6220KB）（888）

非晶态物质在自然界和生活中普遍存在，具有独特的物理和化学特性。近年来，科学家们通过实验和理论研究，逐渐将非晶态物质归类为独立的常规物态，即非晶态是常规物质第四态，是物质的常规态之一。近一个世纪前提出的“是否所有物质都能形成非晶态”一直是科学界悬而未决的议题，其中最关键的问题在于能否将非晶形成能力最弱的单质金属转化为稳定的非晶态，这将为非晶态是物质的基本属性，是常规物质第四态提供最有力的证据。近期，我们发明了一种超快激光烧蚀的策略，实现了包括最难非晶化的金、银在内的多种单质金属的非晶化，突破了物质的非晶形成能力极限，证实了非晶态是物质的基本属性之一。这一策略不仅解决了单质非晶金属制备的百年难题，还为非晶材料的研究和应用提供了新的方向

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9. 石墨烯：单原子层二维碳晶体——2010年诺贝尔物理学奖简介

朱宏伟

自然杂志 2010, 32 (6): 326-331.

摘要（4912）

石墨烯——石墨的极限形式，具有独特的单原子层二维晶体结构，2004年首次由英国曼彻斯特大学的两位科学家：安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）成功剥离出来。2010年，二人因在石墨烯方面的开创性实验而获得诺贝尔物理学奖。作者从碳材料的发展史出发，结合石墨烯的结构、制备方法及其性能，综述了石墨烯领域的研究工作，对其发展趋势及将面临的挑战进行了评述。

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10. 拓扑量子材料的研究进展

崔亚宁, 任伟

自然杂志 2019, 41 (5): 348-357. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2019.05.005

摘要（3589）

PDF（pc）（6247KB）（2773）

拓扑量子材料近年来已经成为凝聚态物理领域研究的国际前沿课题。在过去的几十年中凝聚态物理学者对量子霍尔效应进行了广泛研究，提出了一种基于拓扑序的研究范式，并且将拓扑这一数学概念与能带理论相结合，成功将其引入到固体电子材料的理论、计算与实验研究之中。拓扑材料具有奇特的表面态和低能耗的电子输运等性质，这些效应是由于拓扑量子态受到严格的对称性保护，对于普通的材料杂质、缺陷或无序具有很高的鲁棒性，并可以通过量子调控或相变改变其拓扑性质。这一新兴研究领域为未来的电子材料和器件，乃至基于量子拓扑体系与计算的信息技术创新探索提供了多种可能。对整个材料学的发展而言，拓扑概念的引入使人们对物质的研究更加深入，并且开始使用更加先进的数学工具描述新材料的属性。文章从拓扑绝缘体和拓扑半金属等材料计算科学的角度探讨拓扑量子材料的一些基本概念以及近年来国内外的研究进展。

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11. 太阳磁场测量

李文显, 田晖

自然杂志 2022, 44 (1): 19-30. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2022.01.002

摘要（1880）

PDF（pc）（7031KB）（3015）

20世纪初太阳黑子中磁场的发现将对太阳的研究从唯象观测带入真正的物理研究。太阳磁场将太阳内部以及各层大气联系在一起，其演化驱动了太阳大气中的各种活动现象。太阳磁场的精确测量对于我们理解太阳物理学中大多数尚未解决的问题至关重要。文章主要回顾了太阳磁场的发现和观测历史，介绍太阳磁场常用的测量方法和当前面临的挑战。

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12. 昼夜节律与肥胖症：有无最好的生活时间？

黄荣凤, 周润超, 曹宇鑫, 张志辉, 李旻典

自然杂志 2026, 48 (3): 217-227. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.006

摘要（190）

PDF（pc）（4587KB）（133）

肥胖症是威胁人民生命健康的关键公共卫生问题，与生活方式的改变密切相关。现代社会生活方式存在着饮食时间延长、睡眠时间减少等昼夜节律紊乱，而昼夜节律是生命活动自发形成的24小时周期性振荡，影响糖脂代谢稳态。生物钟是昼夜节律的生物发生机制，由生物钟基因通过转录-翻译反馈环路形成的自主振荡系统。本文关注肥胖症的昼夜节律机制，在阐述生物钟的构造理论，分析肥胖症相关的环境节律因素如饮食、运动、睡眠等的基础上，介绍以下丘脑为代表的中枢生物钟与以脂肪组织为代表的外周生物钟相互作用，参与代谢性疾病发生发展的病理生理学机制。最后基于内在生物钟系统与饮食、运动等因素的相互作用，介绍了限时饮食在肥胖症防治中的基础与临床研究进展。在全社会聚焦体重管理的当下，个性化干预是防治肥胖的重要研发方向，而在研究与实践中考虑生物钟的影响，将为制定更加精准的肥胖症防治策略提供重要理论依据。

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13. Toll样受体和树突状细胞：免疫激活传感器——2011年诺贝尔生理学或医学奖简介

陈赛娟, 王一煌

自然杂志 2011, 33 (6): 315-321. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2011.06.002

摘要（3641）

PDF（pc）（522KB）（1942）

Toll最早由德国科学家克里斯汀·纽斯兰芙哈(Christiane Nüsslein-Volhard）等于1985年发现，其功能为调控果蝇体节发育。1996年法国斯特拉斯堡国立研究中心的朱尔斯·霍夫曼(Jules Hoffmann）发现Toll基因产物与果蝇感受病原微生物入侵相关，其激活为进行有效防御所必需；1998年美国斯克里普斯研究所布鲁斯·博伊特勒(Bruce Beutler)发现对细菌致病产物脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）耐受的小鼠存在一个与果蝇Toll基因非常类似的突变受体基因，并证实这一Toll样受体（Toll-like receptor, TLR）就是识别LPS的受体。这些发现表明哺乳动物与果蝇的先天性免疫激活采用类似的分子。他们两位也因发现了激活先天性免疫应答反应的传感器而分享2011年诺贝尔生理学或医学奖一半的奖金，另一半奖金由美国洛克菲勒大学的拉尔夫·斯坦曼(Ralph Steinman)独享。斯坦曼于1973年发现树突状细胞（dendritic cells, DCs），并证实其可激活T细胞，引发获得性免疫应答。进一步研究表明树突状细胞可感受由先天性免疫应答产生的信号并控制T细胞的激活，使免疫系统只对致病微生物产生应答从而避免对自身内源分子进行攻击。这些发现使我们对免疫系统的激活和调控机制有了深入的了解，有助于开发全新的疾病预防和治疗手段。

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14. 大脑网络的探索进程(二)——进展、思考和挑战*

方锦清

自然杂志 2013, 35 (2): 135-143.

摘要（1249）

PDF（pc）（5364KB）（1869）

评论了大脑网络探索的新进展和发展趋势，包括大脑网络的拓扑特性的时频映像，猕猴大脑的长距网络图特点，人与猴大脑功能之异同点，大脑与老年痴呆症之间的关系，大脑网络生长与互联网进化及宇宙膨胀的相似性，网络的网络，以及大脑网络探索中提出的若干值得思考的问题和面临的挑战性课题。

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15. 从藏的波动理论到人体波动科学

刘德麟孙宝君耿直

自然杂志 2014, 36 (5): 373-379.

摘要（464）

PDF（pc）（1286KB）（676）

视角决定所见。对于人类生命活动，从不同的视角有不同的所见。人类生命活动是如此复杂，只有更多视角的所见才能获得其更完整的拼图。藏的波动理论，是一种新的视角。从这个视角看人类生命活动，又是一种景象：人体多系统、多层次、多指标的网络波动。

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16. 数学随想：藏在数学中的至简智慧

崔艳芬

自然杂志 2026, 48 (3): 228-240. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2026.03.007

摘要（181）

PDF（pc）（1822KB）（423）

本文梳理了数学的科学本质与发展历程，揭示了其“以简驭繁、以理求真”的核心特质。数学源于对数量与图形的研究，本质是对自然与社会底层规律的抽象刻画，从毕达哥拉斯“万物皆数”的感悟到现代数字化时代的实践，彰显了其穿越时空的认知力量。本文追溯了人类对数学的探索之路，详解了微积分衍生的高等数学分支，通过经典的谜题与实验凸显了数学“化繁为简”的思维智慧。20世纪后，数理统计、计算数学、运筹学、信息论等应用数学分支蓬勃发展，渗透至人工智能、航天工程、医疗研发、物流优化等方方面面，形成“数学-科学-工程”的跨学科联动。华人数学家在几何分析、泛函分析、动力系统等领域的杰出贡献，也成为数学发展历程中的重要亮点。

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17.

他们抓住了“薛定谔的猫”——2025年诺贝尔物理学奖与宏观量子奇迹

杨磊, 周士杰, 丁泳程, 江奕骏

自然杂志 2025, 47 (6): 454-460. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.06.005

摘要（1307）

PDF（pc）（3228KB）（823）

2025年诺贝尔物理学奖授予约翰•克拉克(John Clarke)、米歇尔•德沃雷(Michel H. Devoret)和约翰•马蒂尼斯(John M. Martinis)，以表彰他们在宏观电路中首次实验发现“量子隧穿”与“能量量子化”的奠基性贡献。他们的研究将著名的“薛定谔的猫”思想实验变为现实。通过厘米尺度的超导电路，他们成功捕捉到由数十亿电子对协同形成的宏观量子叠加态。实验不仅观测到该宏观系统如拥有“穿墙术”般穿越经典势垒(量子隧穿)，并揭示其能量如楼梯台阶般是分立的(能量量子化)。这项工作彻底打破了量子现象仅存在于微观世界的界限，为超导量子计算技术奠定了坚实的物理与实验基础。如今，以他们开创的约瑟夫森结为核心构建的量子比特，正驱动着谷歌、IBM等公司的量子处理器，标志着人类从“观察量子”迈向“建造量子”的新时代。

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18. 中国主要陆地生态系统服务与生态安全研究的重要进展

傅伯杰吕一河高光耀

自然杂志 2012, 34 (5): 261-272.

摘要（1742）

PDF（pc）（880KB）（2004）

介绍了国家重点基础研究计划项目“中国主要陆地生态系统服务功能与生态安全（2009—2013）”执行三年多来的重要研究进展，包括生态系统过程与服务机理、生态系统服务区域综合研究、国家尺度生态系统结构与服务、生态系统服务价值化与生态安全等四个方面。最后概要介绍了项目的后续研究计划。

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19. 我们为什么焦虑？

古若雷罗跃嘉

自然杂志 2009, 31 (2): 109-117.

摘要（1650）

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20. 海洋的古菌

孙丕喜陈皓文王波

自然杂志 2009, 31 (2): 96-99.

摘要（2452）

笔者概述古菌的研究方法，论述海洋中古菌的特征，包括它们的广布性，多样性和适应性等，最后文章展示了研究海洋古菌的前景。

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