《科学新知Ⅲ》由上海科学传播与发展研究中心的一批80、90后年轻研究人员根据2019年“上海科普大讲坛”的讲座内容汇编整理而成，收纳了几个重要领域内人民最为关心的若干重要科学话题，汇集了科学家们的最新研究成果；南海Ⅰ号沉船发掘，第一次“看见”黑洞，嫦娥四号成功着陆月背，从海洋科考到太空探测，从基因编辑到类脑智能，从寻找恐龙化石到生物3D打印……为读者全方位展示一个博大精深而又妙趣横生的世界。

王小明，博士、教授，毕业于法国郎格多克理工大学，现任上海科技馆馆长、二级教授、博士生导师、中国自然科学博物馆学会副理事长、中国高层次科普专门人才培养指导委员会副主任委员。主持完成国内外研究项目40余项，发表论文百余篇，出版中英文专著13本，主持开发一系列纪录片和4D科普特效电影。荣获首届全国创新争先奖、国家科技进步二等奖、上海市科技进步一等奖、中国自然科学博物馆学会“十佳馆长”称号、法兰西共和国国家功绩骑士勋章、宝钢全国优秀教师奖、2005年国务院特殊津贴等殊荣。

一艘帆船在大海和冰川上的历险
“看见”黑洞——解读人类首张黑洞照片
让机器像人一样思考——脑科学启发人工智能
开启“镁”好“氢”生活——从轻金属镁到轻能源氢
探索无穷——物质结构与宇宙
奇幻宇宙岛登陆记
现代数学中的“数”与“形”
奇妙基因之旅——认识、发现和改变基因
恐龙、孩子和科学
未来一百年，人类能到哪里去？
从相对论探秘爱因斯坦的“天才脑洞”
沉舟出沧海——探秘“南海Ⅰ号”
当生物医药遇上3D打印
图片信息

“科学新知”系列文集
是基于上海科技馆和上海
科普教育发展基金会共同
发起设立的知名品牌——
“上海科普大讲坛”整理而
成的系列丛书，汇集了国
内外众多知名科学家的最
新成果和最新思想，今年
已经出版到第三辑。系列
文集见证了科技发展的日
新月异，也见证了“上海
科普大讲坛”这一品牌的
日渐成熟。
在上海市科学技术委
员会指导下，在上海科普
教育发展基金会支持下，
“上海科普大讲坛”已经连
续举办了12年，每年大约
有50余位国内外知名院士
、专家为广大青少年和市
民开讲，深受欢迎。主办
方上海科技馆一直坚持“
科学性、前瞻性、开放性
、公益性”的宗旨，在传
播前沿科技知识、营造良
好科学文化氛围、提升全
民科学素养等方面发挥了
重要作用。
《科学新知Ⅲ》由上
海科学传播与发展研究中
心的一批80、90后年轻研
究人员根据2019年“上海
科普大讲坛”的讲座内容
汇编整理而成，收纳了几
个重要领域内人民最为关
心的若干重要科学话题，
汇集了科学家们的最新研
究成果：南海Ⅰ号沉船发
掘，第一次“看见”黑洞，
嫦娥四号成功着陆月背，
从海洋科考到太空探测，
从基因编辑到类脑智能，
从寻找恐龙化石到生物3D
打印……为读者全方位展
示一个博大精深而又妙趣
横生的世界。求知之路永
无止境。真理之门永待叩
问。我相信，通过这本书
，读者不仅能学习前沿科
学知识。更能感受一种近
思切问的科学方法和勇毅
求真的科学精神，寄托一
颗永葆纯真的好奇心，而
这些正是科技进步的必备
品质。
党的十九届五中全会
提出“坚持创新在我国现
代化建设全局中的核心地
位，把科技自立自强作为
国家发展的战略支撑”。
科技自立自强关系着国家
的命运和人类的未来，科
学普及作为创新发展的两
翼之一，更是任重而道远
。在未来，上海科技馆应
当紧紧抓住这一重大的历
史机遇，不断提升“上海
科普大讲坛”的品牌影响
力，将科普工作与人民群
众对美好生活的向往结合
起来。将科学文化厚植于
每颗求知的心灵，与读者
们共绘未来世界的美好蓝
图。
左焕琛
上海科技馆理事长
上海科普教育发展基
金会荣誉理事长
2020年12月系列文集
见证了科技发展的日新月
异，也见证了“上海科普
大讲坛”这一品牌的日渐
成熟。
在上海市科学技术委
员会指导下，在上海科普
教育发展基金会支持下，
“上海科普大讲坛”已经连
续举办了12年，每年大约
有50余位国内外知名院士
、专家为广大青少年和市
民开讲，深受欢迎。主办
方上海科技馆一直坚持“
科学性、前瞻性、开放性
、公益性”的宗旨，在传
播前沿科技知识、营造良
好科学文化氛围、提升全
民科学素养等方面发挥了
重要作用。
《科学新知Ⅲ》由上
海科学传播与发展研究中
心的一批80、90后年轻研
究人员根据2019年“上海
科普大讲坛”的讲座内容
汇编整理而成，收纳了几
个重要领域内人民最为关
心的若干重要科学话题，
汇集了科学家们的最新研
究成果：南海Ⅰ号沉船发
掘，第一次“看见”黑洞，
嫦娥四号成功着陆月背，
从海洋科考到太空探测，
从基因编辑到类脑智能，
从寻找恐龙化石到生物3D
打印……为读者全方位展
示一个博大精深而又妙趣
横生的世界。求知之路永
无止境。真理之门永待叩
问。我相信，通过这本书
，读者不仅能学习前沿科
学知识，更能感受一种近
思切问的科学方法和勇毅
求真的科学精神，寄托一
颗永葆纯真的好奇心，而
这些正是科技进步的必备
品质。
党的十九届五中全会
提出“坚持创新在我国现
代化建设全局中的核心地
位，把科技自立自强作为
国家发展的战略支撑”。
科技自立自强关系着国家
的命运和人类的未来，科
学普及作为创新发展的两
翼之一，更是任重而道远
。在未来，上海科技馆应
当紧紧抓住这一重大的历
史机遇，不断提升“上海
科普大讲坛”的品牌影响
力，将科普工作与人民群
众对美好生活的向往结合
起来。将科学文化厚植于
每颗求知的心灵，与读者
们共绘未来世界的美好蓝
图。
左焕琛
上海科技馆理事长
上海科普教育发展基
金会荣誉理事长
2020年12月

“科学新知”系列文集是基于上海科技馆和上海科普教育发展基金会共同发起设立的知名品牌——“上海科普大讲坛”整理而成的系列丛书，汇集了国内外众多知名科学家的最新成果和最新思想，本书为第三辑。
通过这本书，读者不仅能学习前沿科学知识，更能感受一种近思切问的科学方法和勇毅求真的科学精神，寄托一颗永葆纯真的好奇心，而这些正是科技进步的必备品质。

一艘帆船在大海和冰川上的历险
从太空中看，地球是一颗蓝色行星。但是，对于赋予了地球蓝色的海洋与冰川，我们至今依旧知之甚少。一艘来自法国的神奇帆船“塔拉”，搭载着探索未知世界和保护地球水资源的伟大使命，在十余年前开始了它的奇妙旅程。塔拉有哪些惊险的经历，有哪些新奇的发现，又会带给我们哪些启迪？
一艘船的使命
地球是太阳系中唯一一颗“拥有漂亮外衣”的星球，海洋占这颗蓝色星球表面积的71％。如果我们把地球上的大气和水分别集合成一个球，并把大气的密度压缩到与水的密度大小相同，你能想象出固体地球、大气和海洋的相对大小吗？
真相竟然是——在这3个球中，水球的体积是最小的，比大气还要小。水球和固体地球的大小对比，就像是乒乓球和篮球一般。
在人们普遍的印象中，大海是无边无际的，好像任何垃圾扔进海洋，都能瞬间消失在滚滚漩涡之间。但是，地球上所有的水集中起来也只是这样一个小小的球体。而在这个小水球中间的白色部分，才是我们赖以生存的淡水和冰川。所以说，地球上的水资源是非常有限的，我们必须要保护好。
于是，保护地球水资源就成为了塔拉的使命。塔拉通过考察、研究、教育、合作和宣导等方式来完成这一使命。塔拉的科学家在海上进行各种研究，塔拉的教育工作者给孩子们设计各种教育的方案和计划，塔拉还努力促进发达国家与发展中国家的合作，向联合国以及各国政府官员解释保护海洋的重要性，等等。
塔拉也关注全球海洋生态系统及其演化。从2006年到2008年，塔拉考察并研究了极地气候。2009年至今，塔拉对浮游生物和珊瑚礁进行了生物多样性考察。2011年至今，塔拉关注海洋污染，对海洋中的塑料垃圾进行了考察。
极地探险
150年前的弗里乔夫和南森是最早的北极探险家。他们建造了一艘船，扬帆去北极。一路上，他们发现冰川在不停地运动，因此他们的航线一直会发生偏移。150年之后，“塔拉”也踏上了同样的征程。弗里乔夫和南森用三年才完成的路程，塔拉只花了一半不到的时间。
塔拉在北极航行了一年半的时间。我们先度过了6个月的白昼，又挨过了6个月的黑夜，最后又重新迎来6个月的白昼。在白天，我们可以看到广袤的海洋和冰川。冰川在水面上漂动，有的时候会向上隆起或者发生碰撞，因此表面并不光滑。航行在不平的冰块中间，我们的船有时候会卡在里面，发出很大的声响。有时我们甚至会遭遇长达8米的冰柱，这时候我们不得不以2米／秒的速度航行，如果不慎卡住，那就非常危险了。第一次遇到这种情况的时候我们很担心，不知道这艘船还能不能继续航行下去。然而，在接下来的8个月时间里，我们不断地遭遇这种情况。
船上有10个工程师，有俄罗斯人、美国人、法国人。工程师们在冰上测量各种各样复杂的参数，这些测量工作让我们明白了为什么北冰洋冰川的融化速度会越来越快。
下面这张图是2007年7月北冰洋垂直方向上的温度变化曲线，中间是冰层温度，上面是大气温度，下面是海洋温度。分析曲线变化我们可以看到，大气的温度比较高，冰下温度很低。冰下和冰上的温度差距非常大，造成了冰层融化过快的情况。
P2-5