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2019年11月12日 11:00

等周定理:一个爱情悲剧里的数学问题

等周定理:一个爱情悲剧里的数学问题
平面上的等周问题是非常古老的问题,在维吉尔的史诗《埃涅阿斯纪》中就出现了等周问题的影子。等周定理简单概括就是,在平面上给定长度的简单闭曲线中,圆周所围的面积最大。圆这一答案看似自然而合理,但要严格地证明却并不容易,历史上研究该问题的数学家层出不穷,今天我们就开启一趟数学探索之旅,体会这些不同风格的证明方法。
 
撰文 | 杨帆(重庆大学数学与统计学院)
 
一 著名歌剧里的数学问题
 
平面上的等周问题是微分几何的基本问题之一,研究历史悠久,若要完整的讲述其中的故事,我们不妨从亨利·普赛尔(Henry Purcell, 1659-1695......
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2019年11月11日 10:51

魔角石墨烯实现超导态和绝缘态的交替转变

魔角石墨烯实现超导态和绝缘态的交替转变
在刚刚过去的10月,2020年巴克利凝聚态物理奖(Oliver E. Buckley Condensed Matter Physics Prize)宣布授予麻省理工学院的 Pablo Jarillo-Herrero,以表彰他发现了转角双层石墨烯的超导电性。此前获得该奖项的物理学家包括诺奖得主 William Shockley、John Bardeen、Philip W. Anderson、Robert B. Laughlin 等。2017年,Alexei Kitaev 和文小刚也曾获得过该奖项。
 
2018年3月,Pablo Jarillo-Herrero 带领的团队通过实验发现,将两层单个原子厚度的石墨烯堆叠在一起,当它们之间扭转的角度为1.1度时,双层石墨烯表现为绝缘体,而只要施加微弱的电场,这种材料就会转变为超导体。这个特别的扭转角度也被称为......
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2019年11月10日 10:02

经典/量子随机性需重新定义?淋巴系统或可治疗脱发|科技速览

编辑 | 杨凌 董唯元 韩若冰 陈航
黑洞热力学启发量子统计新进展
初次接触热力学和统计物理的同学,一定对“系综(ensemble)”这个概念既熟悉又陌生。生活中没人怀疑同时扔100颗骰子,必然等效于1颗骰子反复扔100次,但是复杂些的情况下,以数量换时间的严谨性却未必那么显然。科学家们绝不会贸然相信一个人100年中的平均饭量,就等于随机抓100个人在同一年里的饭量。于是乎,遍历性假设等约束条件,就被加入到各类统计理论中,并围绕着这类问题展开了经久不息的讨论和探索,直至如今。
 
当统计理论与反直觉的量子系统遭遇,约束条件的问题就变得更加棘手。20多......
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2019年11月10日 08:02

催产进化论:现代生物地理学之父华莱士的探险之旅

催产进化论:现代生物地理学之父华莱士的探险之旅
“作为博物学家中的博物学家,阿尔弗雷德·罗素·华莱士是一流的收集者和举世无双的自然观察者。他的名字常常与查尔斯·达尔文联系在一起,他们二人共同发表了通过自然选择实现进化的理论。华莱士常常被认为生活在达尔文的阴影之下,因为他不如达尔文那样有名,甚至受到了当时科学界既有体制的恶劣对待。华莱士对博物学的影响远远不只是对生物变化的理论进行了简洁的阐述这么简单——通过自己的实地调查和观察,通过众多成为新理论证据基础的收藏(这些藏品对今天的生物学家们仍然很重要),他彻底改变了这个学科。”
 
——桑德拉·纳普......
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2019年11月09日 10:38

歌剧大师搞发明:拉风的阿依达小号有啥科学道理?

歌剧大师搞发明:拉风的阿依达小号有啥科学道理?
威尔第在创作歌剧《阿依达》时,要找一种“拉风”的乐器来演奏《凯旋进行曲》,为此他设计了“阿依达小号”,只有一个阀门,分为两组,分别是降A调和B调。50年后,埃及发掘法老图坦卡蒙墓时出土了两件管乐器,被称为图坦卡蒙小号,它们一支是降A调,另一支是B调,和威尔第选的调完全一样。那么问题来了:威尔第是和3000年前的埃及人神交过吗?
 
撰文 | 吴进远(美国费米国家加速器实验室)
 
我是一个爱好文艺的理科生。我的班长珍旭是我心目中的女神。她有个炉火纯青的铜管乐演奏家爷爷和功力醇厚的歌唱家奶奶。老俩口的学生送给他们三张上个周......
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2019年11月08日 17:34

最爱肥宅水?你不是真正的快乐

最爱肥宅水?你不是真正的快乐
快乐肥宅水,有百害而无一利。
 
撰文 | 菜菜
 
宝二爷说“女儿是水做的骨肉”,其实他自己又何尝不是水做的骨肉?我们每个人都是水做的骨和肉——人体内大约60%都是水,肌肉组织的含水量大约是79%,骨骼的含水量也有31%,每个细胞、组织和器官都需要水才能正常工作。(数据来自http://t.cn/EST7v1y)
 
不过,在细胞、组织和器官们都在正常工作的时候,我们也在通过呼吸、排汗、尿液、粪便等方式不断地失去水分。为了保持身体的正常运作,我们就必须要通过含有水分的饮料和食物来为身体补充水分。
 <......
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2019年11月08日 16:18

政府、商家、医界三方互怼十五年:电子烟到底有毒没毒?

政府、商家、医界三方互怼十五年:电子烟到底有毒没毒?
现代戒烟之父、英国精神病专家Michael Russell说过一句很有名的话:“人们为了尼古丁抽烟,结果却死于焦油。”电子烟不含焦油,但其烟液被加热元件蒸发再快速冷却形成的气雾,却也包含着各种长短期毒性尚不明确的物质。已有案例显示,电子烟气雾可造成青少年的严重肺损伤。
 
医学界对电子烟推行的审慎态度,不仅来自其辅助戒烟效果并不乐观的临床数据,更是因为对电子烟的风险衡量还缺乏足够的证据。贸然给电子烟站台,有可能留下深远的恶劣影响。
 
撰文 | 菜菜
 
真理越辩越明。电子烟自2003年诞生以来,围绕着它的层层争议在各路人马的互......
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2019年11月08日 13:33

双11慎买关节保健品:配方随意改 效用不如安慰剂

双11慎买关节保健品:配方随意改 效用不如安慰剂
双11临近,不少人早已在购物车里提前堆满了保健品,只等零点的折扣时刻开拍。这其中,最为炙手可热的、宣传力度最大的商品之一,恐怕就是进口关节保健品了。然而,最新研究证明,关节保健品中的关键成分恐怕还不如安慰剂有用。同时,由于其配方随意变动,药性和毒性也很难监测。想要趁特价购买这类保健品的朋友,需要三思而后行。
 
撰文 | 史隽
 
也许您经常运动,也许您因为工作关系需要长时间坐着不动,也许您年纪大了,不管是哪种情况,要保护好关节这个概念一定不陌生吧。
 
号称对关节好的保健品,时下最流行的一个牌子叫Move Free......
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2019年11月08日 13:25

国家机构推荐,医学试验打脸:电子烟到底能不能帮助戒烟?

国家机构推荐,医学试验打脸:电子烟到底能不能帮助戒烟?
2019年7月22日,国家卫健委规划司司长毛群安在新闻发布会上透露,卫健委计划通过立法对电子烟进行监管。7月26日,世界卫生组织WHO发布《2019全球烟草流行报告》,明确指出:WHO不推荐使用电子烟作为戒烟辅助手段。
 
电子烟自诞生起就伴随着从未止息的争论。可以想见的是,在巨大的利益驱动之下,这些争论不会因为WHO的报告而轻易平息。作为普通个体,我们需要了解这些争论的焦点和立场,以对自己的选择负责。
 
撰文 | 菜菜
 
读过我写的无烟日专稿的朋友们应该知道,我是一名坚信“抽烟有害健康”的科研工作者,自己也不抽烟,更不用提了解......
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2019年11月08日 13:08

​是时候打破复合维生素的神话了

​是时候打破复合维生素的神话了
“均衡营养”、“健康基础”、“补充多种维生素”……几十年来,这类广告语在电视上不断刷屏,成功开拓了大片市场,培养了一大批“重视健康”的客户。如今,复合维生素已是寻常商品,唾手可得,也不算贵,是不少重视健康的家庭的餐桌标配,不少品牌还把“源自美国”作为质量背书。然而,想通过几个小药片就能维持健康,可能恰恰是不够重视健康的表现。
 
撰文 | 史隽
 
随着经济的发展,中国人越来越富裕,也更加注重健康。大家都喜欢“养生”,更多的人能负担得起复合维生素、鱼油等保健品。2017年,全中......
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2019年11月08日 12:50

吸血鬼真能永葆青春吗?

吸血鬼真能永葆青春吗?
西方文化中的吸血鬼是人类既害怕又向往的一种造物:它可以吸食鲜血,永葆青春,长生不死。怀着对永生的渴望与向往,人类一直在追求长生不老的道路上探索。秦始皇派徐福出海,寻找传说中蓬莱仙岛的不死灵药;15世纪法国男爵吉尔斯·德·莱斯则疯狂迷恋炼金术,折磨、囚禁300多名男童,只为了在血里发现点金石。
 
撰文 | 王楠(清华大学生命科学学院博士研究生)
 
几百年过去了,人们对长生不老的追求依然没有停止。费尽心思搭配日常饮食,摄入胶原蛋白、保健药吃个不停,甚至植入干细胞……在美剧《硅谷》第四季中,亿万富翁Gavin Belson为了维持健康,定......
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2019年11月08日 11:13

双11科学拔草指南:以下商品,谨慎出手!

双11科学拔草指南:以下商品,谨慎出手!
双11要到了,你是否已经为此准备许久,种草无数?为了 省钱 健康,返朴为你汇集了几类下手前需要三思的商品。趁着打折的零点还没到来,读读文章,清理杂草,过个 满足 健康的购物节吧~
 
01 含糖饮料
 
最健康无害的,永远是白水。
 
最爱肥宅水?你不是真正的快乐(点击此处阅读文章)
 
02 各类抗衰老产品
 
学术论文发表的实验结果离真正的市场应用还有很遥远的距离,商机和挑战并存。你愿意做个小白鼠吗?
 
吸血......
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2019年11月07日 10:31

最小矮行星头衔或易主 揭开行星之外的隐秘世界

最小矮行星头衔或易主 揭开行星之外的隐秘世界
在冥王星被取消了行星资格之后,天文学家创造了一种新的天体类别——矮行星(dwarf planet)来安置它。矮行星听起来似乎比行星略逊一筹,但这个隐秘的世界实际上充满了未知的谜团,其中隐藏着揭示太阳系形成和演化之谜的重要线索。天文学家一直极尽所能,希望能一窥它们的容貌。最近,他们第一次以足够高的分辨率观测到了非常接近球形的健神星,这可能是人类目前观测到的最小的矮行星。
 
撰文 | 苏道
 
在开始介绍今天的主角之前,我们先来看一个问题:太阳系有多少颗行星?
 
大家会脱口而出,答案是8颗。但在2006年8月24日之前,公认的答案......
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2019年11月06日 11:50

鱼油真的有传说的那么好吗?孕妇需要补充鱼油吗?

鱼油真的有传说的那么好吗?孕妇需要补充鱼油吗?
作为保健品,鱼油很受欢迎,但它的功效真有说的那么神奇吗?对于大多数人,是否真的有必要补充鱼油呢?
 
撰文 | 史隽
 
“鱼油和欧米茄-3脂肪酸 (鱼油的主要成分) 对心脏有益”,这一说法十多年前就被认为是营养学的经典教条。美国心脏病协会建议,不能做到每周吃两顿以上鱼的人,可以考虑补充鱼油保健品。而这个吃鱼的要求,除了一些临水靠海的城市,恐怕大部分人都做不到。
 
于是乎,鱼油大受欢迎,挤进了最流行保健品的前三。非处方药的鱼油保健品在美国年销售额超过10亿美元。食品公司还将其添加到牛奶,酸奶,麦片,饼干......
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2019年11月06日 11:11

范畴论:数学的数学

范畴论:数学的数学
以前为了描写对称性,群论走进了物理。现在为了描写量子材料中的量子纠缠,范畴论也正在走进物理。可到底什么是范畴论?
 
范畴论是一个关于关系的理论,描述并研究关系的所有可能性质。如果绘制一幅数学地图,地面上会有代数、拓扑、分析等不同领域,而范畴论则像是悬挂在天空中的月亮,它提供整个地图的缩略图,让我们看到在地面看不到的各个领域之间的关系,证明看似不相关的数学领域并非完全不同。当你在某个数学领域的边界处艰难跋涉时,范畴思维可以指引你,它增强你的直觉,让你的洞察力更敏锐。而这一关于关系的全面抽象理论,也正好是描写多体量子纠缠的自然语言。
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2019年11月05日 10:56

面对复杂现象,怎样找个靠谱的解释?

对一个复杂现象能解释得严丝合缝的,往往反而是那些阴谋论或诉诸超自然因素的理论。
 
撰文 | 王培(美国天普大学计算机与信息科学系)
 
“为什么” 是最常见的问题类之一了。和“是不是”(判断、评价) “是什么”(识别、分类) “什么是”(举例、搜寻)等类问题相比,对这种 “求解释” 问题的回答所涉及到的推理过程更为复杂。这不仅是由于答案难以找到(所有问题类都有这种情况),更常常是由于“答案” 太多而且互相矛盾,因此难以抉择。各位读者如果检点当前的舆情热点则不难发现,不论是对历史事件还是现实......
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2019年11月04日 11:07

生活中难以察觉的高科技:海量数据实时处理靠的是什么数学?

生活中难以察觉的高科技:海量数据实时处理靠的是什么数学?
在大数据时代,无论是生活中各种类型的传感器,还是用户规模庞大的互联网,它们时时刻刻都在生产数据。从手机上的高清照片,到医用 CT 图像,再到遥感卫星拍摄的地球摄影,无论数据量如何增长,人们都期待实时获得结果。而我们的生活之所以能够如此便利,如此丰富多彩,背后依靠的重要技术就是分布式优化。
 
撰文 | 董乾(中国科学院软件研究所)、刘歆(中国科学院数学与系统科学研究院)
 
目前,市场上主流手机摄像头的清晰度已经达到两千万像素,国内某著名手机制造商最新推出的一款环绕屏手机的清晰度更是超过了一亿像素,一张照片的容量就要达到100MB。手机的电子防抖功能,......
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2019年11月03日 10:00

爱因斯坦如何摧毁了一颗行星?

爱因斯坦如何摧毁了一颗行星?
为了解释水星轨道与牛顿理论的预言存在的偏差,法国天文学家勒威耶根据牛顿万有引力定律进行了计算,于1859年提出假设:水星轨道内尚有一颗未被人们发现的行星。他还以罗马神话中火神的名字将其命名为“祝融星(Vulcan)”。此后,人们开始疯狂地寻找这颗行星,却始终没能证实它的存在。直到1915年爱因斯坦的广义相对论体系构建完成,它首先解决的问题就是解释了水星轨道的扰动现象。人们自此证实:祝融星并不存在。
 
假设中的祝融星消失了,死去了,完全没有存在的必要了。勒威耶在他的笔尖上发现了一颗行星,而爱因斯坦的笔摧毁了祝融星,同时也重新想象了宇宙。今天的文章就节选自......
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2019年11月03日 08:00

如何辨认虫洞;退休养老显著加速老年人认知衰退|一周科技速览

如何辨认虫洞;退休养老显著加速老年人认知衰退|一周科技速览
编辑 | 杨凌、董唯元、韩若冰、陈航
 
如何辨认虫洞
 
虫洞(wormhole)自从1957年被John A. Wheeler提出以来,一直是科幻作品最喜欢的概念之一。近几年来随着ER=EPR猜想的提出,虫洞这个神奇的时空结构,又与量子纠缠概念紧密的结合在一起。尽管围绕虫洞概念的艺术作品和严肃理论科研工作都如火如荼,但是科学家们却一直未能回答一个根本性问题——虫洞真实的存在于我们的宇宙中吗?如果某个黑洞就是虫洞的入口,我们能够辨认出来吗?
 
几天前,中国扬州大学的戴德昌教授和美国凯斯西储大学的Dejan Stojkovic教授,一起发表了......
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2019年11月02日 13:20

英年早逝的他留下了第一幅真正的佛罗伦萨文艺复兴绘画

英年早逝的他留下了第一幅真正的佛罗伦萨文艺复兴绘画
马萨乔是佛罗伦萨一位影响深远的画家,他的一生极其短暂,但他的作品开创了文艺复兴绘画的潮流。只有27岁短暂人生的他犹如一颗勇于划破黑暗夜空的流星,转瞬即逝却发出异常明亮的光,为世人留下了最美好最难忘的记忆。
 
撰文 | 张羿
 
简 介
 
公元476年,西罗马帝国灭亡后,整个西欧进入了所称的黑暗时代,曾经繁荣的绘画与雕塑创作几乎彻底停滞,失去了创造力。在这段时间里,绘画与雕塑基本上集中在天主教宗教机构内,按照某种定式来复制前辈绘制的圣像画,虽然有稍许变化,但这种变化与发展都极其微小且缓慢。直到13世纪中后期,绘画与雕塑开始逐渐......
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