格物社·在线图书馆

作者：时光 审核：东达   相信很多朋友们第一次接触“程序绘画”是在小学时期信息技术课，课本上介绍了一种名叫海龟绘图（Turtle Graphics）的有趣软件。回想一下，我们是怎么让小海龟运动起来的？答案是：利用代码。1996年，Seymour Papert和Wally Feurzig发明了一种专门给儿童学习编程的语言——Logo语言，我们正是利用这种语言指挥海龟在屏幕上绘图的。然而随着时代的发展，Logo已经渐渐淡出人们的视线，主流的绘图方式也发生了改变。   本文介绍的是如何利用着色器（下文写作Shader）语言达成绘制3*3棋盘格效果，笔者在这里借助了UE4进行演示。如果感兴趣的话可以在Unity或者其他在线渲染网站（例如ShaderToy）中利用本文例举的算法进行尝试。   为什么程序绘画的第一篇文章讲的是棋盘呢？因为棋盘格子的绘制是程序绘画中较为基础的部分，原因是实现这个效果的算法比较简单，可以通过演算轻松的得到结果，对感兴趣但又不是很了解Shader的同学比较友好。不过由于涉及到一些术语，这篇文章推荐有一定计算机图形学基础的同学阅读。那么话不多说，我们正式开始吧！ 开始绘制   打开我们强大的UE4的Shader Graph，我们正式准备开始绘图。首先我们要做的事情是将texcoord（一组纹理坐标）节点连接到输出根节点的base color上，会得到以下效果：   这是个什么东西，它是怎么得到的？（怎么说呢，它看起来真的很像某种水果。）首先我们要明确的是：texcoord节点储存了一组纹理坐标，它的范围从0 ~ 1。如果我们以图1中的矩形的左上角为原点建系，并且让y轴指向下方，那么texcoord对应的(0, 0)坐标就指的是左上角，(1, 1)指的就 ...

简述荧光蛋白研究史及其发光机理 作者：极地冰川 审核：未名 摘要   1962年从水母Aequorea victoria中发现并提取出的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）以及1999年从珊瑚Discosoma genus中发现的红色荧光蛋白（drFP583）现已成为在生物研究中的各个领域最为广泛的蛋白质之一。由于其具有对生物体无毒无害、受特定波长光激发时可高效发射特征荧光、分子量小、易于构建载体以及在多种生物体中均可表达的特性，在众多领域中展现出了广阔的前景。现已有多种荧光蛋白被应用于实际研究中。 荧光蛋白的研究历史   绿色荧光蛋白是第一种被发现的荧光蛋白。1962年，日本科学家下村修从首次从维多利亚多管水母（Aequorea victoria）中发现并分离出了绿色荧光蛋白。起初，绿色荧光蛋白是作为下村修提取水母素的副产物出现。其在阳光下呈现绿色、钨丝下呈黄色强烈，而在紫外光下表现出强烈绿色。通过生物化学的方法和对光谱的研究，下村修初步解析了绿色荧光蛋白的发光机理及发光基团[1]。然而，作为发现者的下村修并没有意识到自己的发现将会在三十年后引起现代生物技术的一场变革。在之后不久，下村修便放弃了对绿色荧光蛋白的进一步研究而选择将研究方向转移至其他的领域。   1985年至1992年间，普拉舍成功完成了绿色荧光蛋白的基因及蛋白质序列的测定，并以此为基础，由道格拉斯·普瑞舍于1992年成功克隆出绿色荧光蛋白的基因。首个将绿色荧光蛋白应用于生物学研究的是哥伦比亚大学的马丁·查尔菲。1994年，通过分子生物学的方法，查尔菲将绿色荧光蛋白的cDNA导入线虫等模式生物并成功使其得到表达，使人们意识到GFP作为报告基因的巨大潜力。同年，钱永健团队成功解析了绿色荧光蛋白的发光机制， ...

从月球观测到地球相位 作者：丛雨 审核：円岛、时光   从月球上看地球是什么样子的？如果你对于地球、月球及月相有一定的了解，那么也许你能很容易地从这张图片中察觉到一些端倪。这幅游戏截图取自守望先锋的地图“地平线”月球基地，暂且抛开艺术性与视觉效果不谈，我们将从地球和月球入手，简单介绍一些有关天体相位的知识。 图1：守望先锋游戏截图，实际上该图严重夸大了地球的视大小，月球上看到的地球视直径大约1.9度，仅是太阳的3.6倍   天体的相位是由太阳、天体和观测者的相对位置决定的，它反映了我们看到的天体被太阳照亮部分的多少。以大家最熟悉的月相为例，由于日地距离远大于地月距离，我们可以简单地用日–地–月夹角，也就是太阳与月球的角距离来表示月球亮面的可视程度。随着月球与太阳的角距离逐渐改变，月相会按照如下的顺序变化：新月（朔）、上蛾眉、上弦、盈凸、满月（望）、亏凸、下弦、下蛾眉、新月。弦月与太阳分开的角距离约90度，满月与太阳的角距离约180度。   一定相位的月亮相对于太阳的位置是确定的，你可以通过月亮在天空中的方向来判断太阳的方位，进而估计出当地的时间。比如，如果我们不考虑月球绕地球的轨道倾角（黄白交角），上弦月的升起或落下一定比太阳晚6个小时，下弦月则比太阳早6小时。 图2：日地月的相对位置与月相的关系，该图同时也反映了恒星月与朔望月长度不同的原因   月相如此，天体相位的规律也同样适用于月球上观测到的“地相”。观察一开始的游戏截图（图1）中地球的晨昏线，可以看出它是接近下弦的亏凸相，但它与左上方的太阳相距明显不足90度，这代表此时大部分亮面处于看不到的地球后方，因此应为下蛾眉的形状。   其实，用于准确描述天体相位的是日–月–地这一夹角，称为相位角。如图3所示，它介于 ...

早期希腊哲学 作者：Михaїл-А-Булгáкoв☦️ 审核：Nancy   早期希腊哲学属于整个希腊文化以及所有希腊人，而不仅仅是雅典、斯巴达这样的希腊城邦。早期哲学家的共同特点是使用古希腊语进行思考、表达与交流，将人类理解与解释世界的视角从文明初期的神本转换为以教化为目的的人本，而无论其来自巴比伦、亚述、埃及抑或希腊本土的奥林匹斯诸神权威。   早期希腊哲学经苏格拉底、柏拉图尤其是亚里士多德的选择性解释而被传递给斯多亚学派，在希腊、拉丁教父的手里曾经与新柏拉图主义交汇而被融入基督教学说。例如来自赫拉克利特的逻各斯不仅出现在《约翰福音》开篇，也以其融汇理性、真理、言说、道路的多义性而成为神学的基本概念。但是作为整体的早期希腊哲学如同大多数亚里士多德文献一样在中世纪欧洲默默无闻，直到中世纪中晚期乃至文艺复兴时期，经由古希腊文献的回流以及阿拉伯语文献的拉丁化，早期希腊哲学才重新进入西方学术界的知识视野。   直到19世纪末，德国哲学史家策勒出版《希腊哲学发展史》，英国古代哲学史家、古典学家伯内特出版《早期希腊哲学》，早期希腊哲学才真正进入现代学术视野。与此同时，德国哲学史家、古典学家第尔斯历经数十年编订《希腊学述》和《前苏格拉底思想家残篇》，才使得人们拥有了符合学术标准的早期希腊哲学文献汇编。   在世界诸多早期文明当中，古风时代的希腊人较早放弃了以神话、宗教的超自然力量来解释现实现象与自然活动的神学解释，基于与超自然神力无关的理性推论，批判性地思考那些自然现象、灾难、社会与人伦问题，依据自然本身来解释这些问题。这不仅导致了苏格拉底、柏拉图、亚里士多德的哲学思考，也使得人类开始拥有了一个可资依赖的知识系统——科学。   从世界万物的基本成分、整体构成，到宇宙运转 ...

基础的矿物描述用语——该如何读懂一块石头？ 作者：约翰史密斯   大家好，今天我们来分享一些常见的词汇，来描述丰富的矿物的性质。   首先，为什么我们需要学会描述矿物？大地中，有无比丰富的矿藏，在这之中，有很多矿物虽然看起来完全不同，但是却是同一种矿物，有的矿物虽然看起来非常相似，实则成分完全不一。   仅仅通过最简单的外表来判断的话，比如说，大名鼎鼎的“愚人金”:   虽然看起来金灿灿黄闪闪，但是其实和金子毫无联系，仅仅是黄铁矿而已。而且，说到铁矿，我们有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿等等。 所以能够系统的描述某一种矿物有助于我们日后研究比对样本究竟属于何种矿物。   描述一个矿物，我们需要从很多维度入手： 颜色：整体看来，它是什么颜色的？单一还是混合颜色？ 透明度：透明，半透明，不透明？ 材质：看起来有金属光泽，或者如同涂了腊？是否闪闪发光？ 劈理：有没有直来直往的断面？连续或者不连续？ 断面：断面是什么形状的？贝壳形？粗糙吗？形状有规律吗？ 双晶：是否有双晶？是什么类型的双晶？ 密度：不言自明 硬度：不言自明 条痕：摩擦产生的粉末是什么颜色的？具有什么特殊性质？ 磁性：不言自明 旋光性：他的薄片是否偏振？偏振的周期是多少？ 荧光：在uv下，或者在某个特定的波长下，他是否会发光？ 环境：在什么环境下，火成岩，变质岩还是沉积岩钟发现的矿物？是否有特殊的环境？

如何正确的搞颜色？ 作者：时光   如何正确的搞颜色？看到这里，你的脑海中是不是闪过了一些奇奇怪怪的东西？不，这是篇非常正经的科普！所以现在，让我来给大家看一张色图。很正经吧~这张图上的小可爱叫做色轮，它将是我们接下来的科普中的主角，现在请先记住它的样子吧！   本文中我将围绕色彩的基本知识、几种常见的配色方案逐一展开介绍。 颜色理论与配色模式 人类是如何看见颜色的？   在自然界中自然光从光源发出，到达物体的表面。大部分被照射到的物体会吸收掉其中的一部分光，将剩下的光线反射到我们的眼睛里，成为了我们所看到的这个物体的颜色。如果一个物体不吸收任何落在其表面的光线，也就是说呢它把所有照射在它身上的光线都原封不动的反射回去了，那么它在人眼看来就是白色的。而另一方面，如果一个物体吸收了所有照射到它表面的光，那么这个物体看起来就会是黑色的。   这种成色原理被称为减色法，在多媒体领域中对应于CMYK颜色模型。在日常生活中，这种颜色模型广泛应用于打印机等需要在不会自然发光的物体上显示颜色的场合。这是因为物体不会自发光，所以我们所看到的它的颜色来自于油墨本身反射的光。   而另一种颜色模型，RGB颜色模型则相反。想必相对于CMYK，各位对RGB的了解更多一些。RGB三个字母分别代表红、绿和蓝，是光的三基色。RGB颜色模型是指将这三种颜色按不同的比例进行混合得到一种新的颜色。这种颜色模式广泛应用于电视、电脑、手机等能够主动发光的设备。   现在，你已经了解了两种最基本的颜色模式，要怎么把这些颜色组合出完美的颜色搭配呢？接下来，我们先欣赏几种由前人总结出来的搞颜色的模式吧！ 单色配色   单色模式应该是看起来最和谐的配色模式了。通过的 ...

遗传密码的简并性 作者：神州 审核：神州   在蛋白质翻译的过程中，核苷酸序列与氨基酸序列之间主要通过遗传密码建立信息上的联系，并进一步的通过tRNA进行实体上的联系。也就是说，遗传密码是联系蛋白质与核苷酸序列的重要桥梁。   在遗传密码研究的早期，曾有科学家通过数学分析，认为只有用3个碱基决定1个氨基酸的方式才能满足编码20种氨基酸的需要。此后，Crick通过对噬菌体进行不同数量碱基的插入或缺失实验并对比其表现，证实了遗传密码为核苷酸三联体的假说。   同时 ，Nirenberg和Matthaei利用人工合成的mRNA，以及蛋白质的体外翻译体系破译了一些简单的密码子与氨基酸的对应关系，例如UUU、CCC、AAA等。之后不久Nirenberg又通过硝酸纤维滤膜可以滞留核糖体与结合了对应氨基酸的tRNA以及mRNA的复合物的性质，继续进行其他遗传密码的破译。   首先准备20个具有20种氨基酸以及核糖体的体外合成体系，20种氨基酸在各个体系中分别被C14标记。然后，用人工合成的三核苷酸RNA分别进行反应，反应后再将反应液用硝酸纤维滤膜过滤。理论上只有完整的核糖体-氨基酸-tRNA-mRNA复合体才能留在滤膜上，并且可以在滤膜上检测出较强放射性。所以用此方法就可以一一找出任意一氨基酸所对应的核苷酸序列。最终，科学家们以这种方法实现了除终止密码以外的其他全部61种遗传密码的破译。   由于终止密码子不编码任何氨基酸，所以并不能用上述方法进行破译，只能另辟蹊径。1965年Garen找到了这个新方法，即通过研究E.coli终止突变株的回复突变的方式来推测分析终止密码子的序列。   E.coli的碱性磷酸酶琥珀突变株是在该基因的色氨酸（UGG）位点突变为终止密 ...

生命大爆发和早期的代表性生物 作者：约翰史密斯 审核：东达 写在前面的话   古生物学这门学科正如其名，研究的是从最早的生命起源一直到近现代的生命。我们按照岩石的层位和其中的古生物化石的先后顺序分出了许多地质年代。类似于生物学物种分类的界门纲目科属种，地质学年代分为宙，代，纪，世，期，时。每个较小的单位都一定隶属于一个更大的时间单位之中，就像:年号至德(583-587),属于陈朝，隶属于南北朝，这样的包含关系。总的说来，比纪更大的单位时间跨度过大，更小的又过于细枝末节。而我们耳熟能详的侏罗纪，三叠纪，白垩纪等等，都属于纪的范畴。   寒武纪一词最早源自人们研究的位于威尔士Cambria的一块地层，后这一词被日本学者取谐音汉字寒(kan )武(bu )纪(ki)（kanbuki）后传入中国。与其它根据其本意进行翻译的年代名称不同（例如白垩纪Cretaceous得名于白土的积累），本词是完全音译的，并不取汉字的意思。 正文   我们着重讲述寒武纪的缘故，正如标题所述，寒武纪因生命大爆发而特殊，早于寒武纪的产生的生命主要是藻类和细菌，以及极少量的无脊椎动物。我们只能通过现存相对较少的化石以及微化石对古生物进行研究（如图1、2）。 图1：笔石 图2：藻类   而寒武纪期间，有大量的海生无脊椎动物诞生，复杂程度也远超先前的生物。举一个我们的好朋友：三叶虫。   三叶虫Trilobite恐怕是大家最为熟知的，也是最为古老的生物之一。作为节肢动物，它的体表有多节钙质外壳，所以这让它们的化石化比例出奇的高。三叶虫是这段时期最常出土的化石之一，一方面，但是这也有可能是因为它的钙质外壳有助于它留下化石。显然，藻类不像三叶虫那么容易留下化石。   学习一个生物的化 ...

文化与消费社会｜①奶茶和球鞋我全都要！ 作者：涛声 审核：观复·钧天   前几天，涛涛的朋友圈和QQ空间已经被“秋天的第一杯奶茶”刷爆了：   也就那样，涛涛一点也不酸QAQ。不过，有这样一条朋友圈引起了涛涛的注意：   Interesting.jpg。涛涛沉思良久，发现“‘秋天的第一杯奶茶’是资本主义的骗局吗？”并不像是一个容易解答的问题。但，或许我们都能从这一问题中觉察到，除我们空瘪的钱包和并非精打细算的头脑外，某些具有文化性、观念性的因素也影响了我们的消费行为。   在消费社会中，这样的例子比比皆是。无论是买球鞋、动漫周边、秋天的第一杯奶茶，还是享有游戏皮肤、时装、旅游纪念品，都难以忽略其显著的文化属性。然而，产生这些现象的原因是什么？这些现象又会造成什么影响？这些问题都亟需解答。因此，让涛涛带领大家踏上这趟考察文化与消费社会的旅程吧！ 第①站：奶茶和球鞋我全都要！ A篇：为什么这代年轻人钟爱贵得吓人的球鞋？   相信大家在生活、学习、工作之余，都能从社交媒体上看到一些动辄上千的“轻奢品”： 图中为阿迪达斯 YEEZY 350 V2可燃冰配色球鞋，官网原价约人民币1436元。   经过炒作，球鞋的价格往往可达三四千甚至上万元的高价。面对这令人咋舌的价格，购买者热情不减。除球鞋爱好者与投资者外，不乏受网红带货而购买这些轻奢潮品的年轻人（显然，不包括吃土的涛涛）。为什么那些并不十分富裕的青年也会购买这些性价比极低的奢侈品呢？让我们一起听听凡勃伦先生的意见。 图为托斯丹•邦德•凡勃伦（Thorstein Bunde Veblen，1857～1929）。美国经济学家、社会学家。著有《有闲阶级论》等。   现在，我们不 ...

作者：阿白特尔 审核：时光   俄罗斯拥有着世界上独一无二的，波澜壮阔的航天史。本文将以时间的推进为线索，分理论与工程两大 主线对俄国-苏联-新俄罗斯航天发展历程进行简要的描述、分析与复盘。对于每一种航天理论，我们都将从定量的角度出发对其力学原理、工程学应用进行介绍。对于每一个航天任务，我们都将尽可能地收集其科学 目标、载荷参数、科学仪器等信息。对于每一款航天运输工具，我们都会给出其各轨道运载能力以及比冲等数据。这样，我们就可以直观地领略俄苏航天的发展与衰落，以在文章的最后做出一点思考：俄罗斯航天的未来在哪里？话不多说，我们先回到一百多年前，看看人类线代航天从幻梦走向现实的起点吧。 航天梦始   如果我们穿越到19世纪60年代俄罗斯梁赞省的某个村庄，你或许会看到一群可爱的孩子。如果你看到孩子中有一个总是拿着一本书，或者跟旁人认真地讲他的奇思妙想，可千万不要打扰他，因为他很可能就是未 来的火箭之父：康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。齐奥尔科夫斯基是家里老五，他生来就聪明伶俐，对未知的事物有着着魔一般的热爱和向往。他热爱阅读，也热爱畅想，他常常想，如果自己能像猫一样爬到很高，看到的景色该是多么的美丽。然而，“天将降大任于斯人也”，齐奥尔科夫斯基的成长充满了坎坷。10岁那年，他因滑雪而患上了猩红热，虽然活了下来，但听力几乎完全丧失。同伴们也因此与他疏远，他只能整日沉浸在书籍和幻想所营造的世界里，给自己创造心灵的慰藉。   长大后，因为家境并不富裕，且听力受损，齐奥尔科夫斯基无法像正常人那样完成学业。但父亲认为他应该受更高的教育，因此让他去了莫斯科。在莫斯科，他发现自己无法进入学校，因此只能在图书馆学习。这段时间，他广泛阅读了大量的书籍，接触了前沿的理论与思想。1977年，他通过了乡村教师的考试，从此成为了一名中学老师。在租 ...