格物社·在线图书馆

作者：阿白特尔   我们知道，成熟的人类大脑具有许多不可思议的能力，包括高级的认知、学习能力，以及伟大的创造力和想象力，还有对美的感受能力。或许难以想象，具有这些能力的大脑竟然是从一个简单的受精卵发育而来的。这篇文章中，笔者将根据自己一学期课上课下学到的关于大脑的知识，为大家描绘一幅人类大脑发育的粗略却又震撼人心的图谱。 胚胎的早期发育和胎儿的大脑发育   在一场惊心动魄的长跑比赛中，有一个选手在一群挥舞着尾巴前进的同伴中脱颖而出。以毫厘之间的差距，它比对手们早到达了目的地——一个温暖的球形细胞。它被叫做卵子，是这些赛跑选手——精子们的追逐对象。精子们携带着不同的信息，而谁能率先进入卵子，它的信息才能够和卵子的信息结合，并在未来塑造一个全新的个体。 图一：新生命开始的追逐。   就在这个幸运的精子扎进卵细胞的时候，卵细胞表面发生了化学变化，以阻止更多的精子进入。当精子与卵细胞的遗传物质融合，一个受精卵就诞生了。如果发育顺利，未来它将把自己的信息播撒到一个新生的人类个体的每个角落。   30小时后，受精卵完成了自己的第一次分裂，成为了两个细胞，接下来它们更加熟练，不断地分裂，三天后已经形成一个酷似桑葚的细胞团——“桑葚”的每个籽都是一个细胞。这个细胞团被形象地称作桑葚体。   受精后五天，桑葚体发生了明显的变化——它不再凝成一团，而是分开成为两群。一群细胞变成外壁，将其余细胞（内细胞群）包裹在一个球体之内，像极了大球内部一侧粘着小球的塑料球儿童玩具。这时，桑葚体已演化成囊胚，其中外细胞壁负责提供胚胎的营养，而胚胎本身由内细胞群生成。 图二：显微镜下的胚泡。   接下来，圆滚滚的胚泡植入子宫内膜。植入后，内细胞群就开始离开外壁，形成两层细胞厚的胚盘。植入后12天左右，胚盘的一些上层细胞向上下两层之间移动，形成了第三层细胞。这一层细胞发送的化学信号使得最上层的细胞分化为 ...

作者：极地冰川 审核：未名   提醒：本篇文章较长，且对于部分人较为难懂，但文章内核非常优秀，建议学生党、爱好者或相关专业的人深入阅读。 一.常见的化学动力学方程   在讨论酶的反应动力学之前，我先带领大家先复习一下化学反应动力学的几种常见情况。 1. 一级反应   一级反应是指反应速度只与反应物浓度的一次方成正比的反应。   即下图所示：   因此，该化学反应的反应动力学方程可表示为：   由一级反应的定义可得：   因此可得：   移项得：   解得： 2. 二级反应   在二级反应中，反应速率与反应物浓度的二次方成正比，比较典型的形式为   对于反应：   经分析，对于反应过程中任意一刻，有：   动力学方程为：   联立可得：   解得：   对于反应：   则有两种情况。当反应物A和反应物B初始浓度相同时，则推导方法与上述过程基本类似，可得其数学表达式为：   当反应物A和B的起始浓度不同时，可得：   所以：   当反应级数为大于等于3的整数时，其动力学方程的推导过程整体与简单的二级反应的推导过程类似。 3. 零级反应   零级反应的特征为反应速率与反应物浓度无关（即零次幂相关），为常数。零级反应较少，一些发生在固体表面上的反应属于零级反应。如氨在钨、铁等催化剂表面上的分解反应。   这是由于当反应物分子吸附于固体催化剂表面进行反应且浓度足够大，催化剂表面被反应物分子完全覆盖时，其反应速率只与催化剂的表面积有关而与反应物分子本身浓度无关。   动力学方程可写为：   复习完了基础的化学动力学方程，那就言归正传，回到酶促反应动力学的主题上。 二.中间络合物学说的提出与米氏方程的导出   长久以来，人们在社会生产实践中逐渐认识到化学反应的速率随着反应物浓度的提升而加快。1903年，巴黎索邦大学的Victor Hen ...

作者：自控力 审核：观复·钧天   十八世纪的欧洲是一个极为蓬勃发展的时代，在这短短百年欧洲社会仿佛释放了千年以来中世纪所积攒的全部力量。大航海带来无尽的财富与机遇，宗教的改革带来思想的解放，科学的发展带来社会的变革。而古典时期的三大金融泡沫的最后一场，正在慢慢孕育，缓缓吸收这大环境所带来的养分，以期再次带给人们沉重的打击。   十八世纪的英国在商业上击败了荷兰，在海外殖民地上与法国、西班牙等强国相互竞争，而在其内部通过光荣革命实现了从王权社会到资本主义社会的制度转轨。此时的英国日后成为的世界工厂，日不落帝国已经略有几分气象了。   但是这一切的背后，英国政府却面临着法国一样的难题——高额的国家债务。面对这一问题，法国服用了约翰·劳的治病毒方，酿成了严重的密西西比河泡沫。而一海之隔的英国也在近乎同一时期（两者发生的时间都在十八世纪初）诞生了另外一场严重的金融泡沫：“南海泡沫”   两次金融危机表面有着极高的相似性，但是在一些节点上又呈现出完全不同的景象，如果说密西西比河泡沫是一方失败的财政毒药，那么南海泡沫更像是一场精心设计的宏大诈骗，其中的主要参演者是腐败、贪婪、狂热和欺诈。   在十八世纪的英国政坛上主要活跃的政党分别是辉格党和托利党，双方奋力争夺政治大权。1701年的乔治一世上位，但是这位来自欧洲大陆的汉诺威选侯的母语是德语，到了英国后只能通过法语与他的内阁交流。当时执掌内阁的辉格党成功借机进一步架空了乔治一世。连他的首相沃尔波尔也曾高兴地对一位亲信说：“我用蹩脚的拉丁语和可口的混合甜酒控制了乔治。”这使得乔治一世对辉格党并无好感，这在一定程度上给了托利党机会。   十八世纪初期托利党上台，面对严重的国家债务问题并且要对抗由辉格党控制的英格兰银行，借鉴商人约翰·布伦特(John Blunt)的建议，财务大臣罗伯特·哈雷(Robert Harley)向议会提议建 ...

作者：阿白特尔   在太阳活动较为强烈的年份，如果用佩戴巴德膜的望远镜指向太阳（千万不能用望远镜或肉眼直视太阳），你会发现太阳的“皮肤”质量并不太好：在光亮的太阳表面上，往往会成群结队地出现一些黑斑。对的，这就是你所熟知的“太阳黑子”。不过，对于对太阳皮肤病研究颇有心得的专科医生，太阳物理学家们更加关注太阳之上的另一类黑色结构。它就是今天我们谈论的主题：太阳暗条 (Solar Filament)。   有人可能要问了，我拿戴巴德膜的望远镜观察太阳多年，为什么只看到了黑子，没有看到你说的“太阳暗条”呢？其实你如果足够关注日面的边缘部分，你应该能够看到太阳暗条的另一面：没错，我说的就是耳熟能详的“日珥”。日珥，是太阳暗条随太阳自转移动到日面边缘的时候，在背景宇宙中显示出的明亮突起结构。而至于为什么太阳暗条在日面上显示为暗色吸收条纹，而在日面边缘又变成了明亮的日珥，这就需要了解太阳暗条的物理本质了。 太阳边缘的日珥。图源：SOHO   我们知道，太阳表面和大气中充满了错综复杂的磁场。太阳暗条，就是由太阳磁场的支撑、束缚作用的平衡下，存在于日冕中的较冷、较密的太阳物质体系。这里的冷和密，是相对于周围的日冕而言的。而至于为什么太阳暗条会又冷又密，这就需要进一步的物理解释了。   仔细分析暗条的物理结构，我们会发现它往往处于闭合的磁感线上。所谓闭合磁感线，就是指从太阳的一个区域钻出太阳表面，又在相邻区域遁入太阳表面以下的磁场结构。对于太阳物质这样高度电离的等离子体来说，磁冻结效应限制了等离子体横跨磁感线的运动，因此在太阳大气中，一根磁感线上的等离子体，往往只能呆在这一根磁感线上，沿磁感线做纵向运动。闭合的磁感线，它们生成后，沿磁感线的物质必然直接来自于太阳表面。我们知道，太阳表面的温度比日冕要低许多，所以如果没有各种加热机制，闭合磁感线上的物质和太阳表面温度就会比较相近，因而比周 ...

作者：神州 审核：未名   血液是流动于人体心血管系统内的液体组织，主要发挥物质运输的作用，由血浆、血细胞和血小板等组成。其中红细胞和白细胞分别在血液的物质运输和对抗外来入侵中发挥重要作用，血小板是由骨髓造血组织中的巨核细胞产生的细胞碎片，对于机体的止血功能十分重要。本次主要介绍三种细胞的代谢特点。 红细胞的代谢   红细胞是血液中最重要的细胞，是骨髓中由造血干细胞定向分化而来的细胞，在分化过程中经过原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞、网状红细胞等阶段后，最后成为成熟红细胞。在成熟构成中，红细胞会发生一系列代谢功能和形态上的改变。   哺乳动物的红细胞在完全成熟之前，仍具有合成DNA与RNA、蛋白质、脂质和进行三羧酸循环以及氧化磷酸化的代谢能力。但在其完全成熟以后，仅能保留糖酵解与磷酸戊糖途径的代谢能力。即哺乳动物的成熟红细胞除质膜与胞质外，无细胞核和线粒体等细胞器，所以其代谢较一般细胞更加单一。作为红细胞主要能量来源的物质依旧是葡萄糖，血液中的红细胞每天大约从血浆中摄取30g葡萄糖，其中大部分经糖酵解或2,3-二磷酸甘油（2,3-BPG）支路进行代谢，只有5%-10%通过磷酸戊糖途径代谢。   2,3-BPG支路是红细胞糖酵解过程中独特的代谢途径，此支路中，葡萄糖在糖酵解过程中产生的1,3-二磷酸甘油酸（1,3-BPG）不直接经磷酸甘油激酶催化为3-磷酸甘油酸，而是经二磷酸甘油酸变位酶催化为2,3-BPG再生成3-磷酸甘油酸。其主要功能是调节红细胞的运氧功能，人体能通过改变红细胞中2,3-BPG的含量来调节对组织的供氧。   红细胞内的磷酸戊糖途径与其他细胞相同，主要产生NADPH+H+，NADPH与NADH是红细胞中重要的还原当量，能够保护细胞膜蛋白质、血红蛋白和酶蛋白不被氧化，从而维持红细胞的正常功能。   由于红细胞没有线粒体，故无法从头合成脂肪 ...

作者：时光（逸仙工作室） 审核：白烟   最近一款名叫“合成大西瓜”的游戏风靡空间，大家在真香之后都笑称自己为“西瓜人”，随后各种恶搞大西瓜的趣图、大西瓜bot更是接踵而至，甚至诞生了“合成大西瓜护肝版”、“合成小葡萄”、“合成大国家”等一系列衍生体…本文将主要探讨如何用Unity做一个“合成大西瓜”。 第一步：素材搜集   素材，或者说贴图展现了水果们的样貌。在这里如果把贴图替换成其他元素，比如说欧【和】派【谐】啦、波兰球啦一类的我们就能得到合成大国家等等的恶搞游戏。   这里为了简单（其实是我不会画）表现一下水果，笔者画了几个球，如图：   从左到右分别表示的是葡萄、小可爱、橘子、柠檬、猕猴桃、西红柿、半个西瓜和西瓜。游戏规则是两个等级相同的水果可以合成更高一级的水果，合成出西瓜就算获得游戏胜利。   这里在合成路线上省略了椰子、土豆等中间部分的水果，因为道理是一样的嘛就不画了~~（说到底还是因为懒惰~~ 第二步：UI   笔者简单设计了一个UI，如图：   可以看到这个UI主要由三个部分组成。第一个部分是顶端的白色图片，这张图片将用于显示下一个出现的水果的图案；第二部分是左上角的分数，用来统计玩家通过合成获得的分数；第三部分则是左部、右部和底端的边界，都加上了碰撞器，防止水果掉出界面。   这两部分准备好以后就可以开始构思程序了 第三步：编程与实现   基本思路：给每个水果加上2D刚体和2D球状碰撞器，在鼠标点击的位置的x方向上实例化出对应的“下一个水果”。在水果的碰撞事件中两个水果被摧毁的同时生成高等级的水果，得分增加。   所以首先是让对应的下一个水果实例化在鼠标位置的x方向上。因为涉及到水果的摧毁，所以不能直接实例化水果本体，否则会导致元物体被摧毁而无法继续实例化。所以思路是创建一个元物体的备份，在备份上进行实例化和摧毁的操作。   可以从上两 ...

作者：时光 审核：円岛 前言   本文主要介绍的是我在参加学校工作室考核（是的）时开发一个简单的2D横板跳跃游戏时的一些思路和开发记录，如果你对游戏开发比较感兴趣并且想成为一个游戏开发者的话，这篇文章或许对你会有一些帮助！如果你是一个游戏开发者的话欢迎来和我交流:D！ 引擎选择   当决定开发一款游戏的时候，第一步要考虑的是游戏引擎的选择。所以首先要问自己一个问题：我需要用什么游戏引擎来开发游戏？相对主流的两款游戏引擎分别是Unity和Unreal Engine4（UE4），二者各有利弊，比如Unity的3D渲染效果不如UE4，但Unity有许多插件可以使用，开发效率会更高。   由于本文介绍的是2D游戏的开发，所以我个人觉得Unity是一个更优的选择（其实是因为我们学校工作室考核要求用Unity）。但是说到Unity，你的第一反应可能是胖鼠的某首电音神曲，而对这个作为游戏引擎的这个单词感到陌生。为了让你对Unity产生一点熟悉感，我来举几个用Unity开发的游戏的例子。   许多优秀的2D游戏都是用Unity开发，比如DEEMO（古树旋律）、Plague Inc.（瘟疫公司）、Hollow Knight（空洞骑士）、Gris、Ori and the Will of the Wisps（精灵与萤火意志）、Lobotomy Corporation（脑叶公司）等等。除此之外，一些相对轻量的3D游戏也可以考虑使用Unity开发，比如Monument Valley（纪念碑谷）、The ROOM（谜室）、Outer Wilds（星际拓荒）、The Almost Gone（忆落谜境）、Kerbal Space Program（坎巴拉太空计划）等等。   （上面举例的游戏都很好玩XD！感兴趣可以玩玩看。   （明日方舟也是用Unity开发的！（尝试抓人入教.   那么，选择 ...

作者：自控力 审核：观复·钧天   纠正：在上期的内容中我们讲到，约翰·劳在实现用纸币替代金属货币后，便解决了政府长久的高额负债，但实际上这一点并不符合实际。而是一定程度上减缓了政府的负债压力，在接下来的文章中我们做出了修正。   上节我们讲到约翰·劳利用纸币替代了金属货币，并严格控制银行的准备金，保证银行信用。并借助税收措施推广纸币，成功重振了法国的经济状况，并且借助着纸币所具有的便携，交易成本低等优势，使得经济得到了快速发展。第二步约翰·劳建立了密西西比公司。为了开发北美洲密西西比河流域富饶的矿藏资源，1717年法国政府发布贸易特许状，授权约翰.劳成立一家商业公司，该公司拥有密西西比河广阔流域的贸易垄断权，故名为密西西比公司。公司初始股本为1亿里弗，分为 20万股，每股500里弗，公司股票可用国库券按其面额等价换购。公司成立不久，很快又被授予赋税代收权、铸币权等新的特权。随着国家的背书加上市场上不断传来密西西比河流域满是珍贵的金属矿物等信息，使得密西西比公司的股票得到了巨大的追捧。同时因为股票可以用等量的国库券对换，所以政府的负债也在不断下降。随着人们对股票的追捧，政府指示通用银行（当时已经改名为了皇家银行），再次发行了十亿里弗的银行券。 受市场流动性瞬间增多的刺激影响，股市泡沫开始生成。在这一阶段中货币主要起到了对股价的推动作用，在巨量的货币涌入时，股价也随之上升。同时在当时来看前景相当良好的密西西比公司，也可以通过股票来不断吸收市场上盈余的资金，保证政府大规模发行货币不至于产生严重的通货膨胀，这也成为后期整个金融泡沫不断胀大的支柱。 密西西比泡沫的背景   1917年，密西西比公司两次大规模的增发使得金融泡沫进入了飞速膨胀的阶段，1917年初，随着法国政府发布文告，进一步授予密西西比公司享有东印度群岛、中国、南太平洋诸岛以及法属东印度公司所辖各地的贸易垄断权。 ...

作者：神州 审核：食野   DNA的遗传保守性是生物维持物种相对稳定的重要因素，然而时刻受到来自体内或体外的各种因素影响，生物的DNA的改变也是不可避免的。这两者之间的平衡一方面保持了物种的稳定，另一方面又为生物提供了进化的基础，创造了自然界生物的多样性。   DNA损伤有多种类型，有碱基脱落、碱基结构破坏、形成嘧啶二聚体、DNA单双链断裂、DNA交联等。 碱基结构破坏   碱基的损伤与糖基的破坏产生原因主要有亚硝酸导致碱基脱氨、具有氧化活性的物质可导致DNA中碱基或嘧啶的氧化修饰。含有氨基的碱基也可发生脱氨基进而导致碱基的转变，比如C转变为U。   当DNA受热或者pH值发生改变时碱基与核糖之间的糖苷键可发生水解，导致碱基的丢失或脱落。 碱基的错配   在DNA复制的过程中，有可能会发生碱基的错配或片段的缺失及插入。虽然大多数错配在产生时就会被DNA聚合酶的校读功能及时纠正，但仍然有极少数的错配被保留下来，其错配率约10-10。片段的缺失或插入一般出现在短片段重复序列中，DNA正在复制过程中增加了拷贝数，例如亨廷顿病就属于此类情况。患者亨廷顿基因中CAG的拷贝数多于常人，正常人不超过38个拷贝，而患者该段基因可达39个拷贝以上。   碱基类似物或碱基修饰剂的加入也可导致碱基性质的改变，进而导致DNA系列中产生错误配对。 DNA交联   低波长紫外线的吸收可导致一条链中两个相邻的胸腺嘧啶碱基以共建连接成胸腺嘧啶二聚体，也称DNA的链内交联。短波长紫外线的吸收也可导致其他嘧啶形成类似的二聚体，比如CT二聚体或CC二聚体。二聚体的形成可进一步导致DNA产生弯曲扭结，影响DNA的转录或复制。 DNA断裂   DNA断裂产生的因素一般是电离辐射，不过也可能因戊糖结构的破坏、碱基的损伤和脱落所导致。单链的断裂一般可由互补链作为模板迅速得到修复，但双链的断裂得到修复的概率 ...

作者：斎藤信 审核：円岛   北京时间2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥5号探测器于海南文昌卫星发射中心成功发射升空。央视新闻与“我们的太空”新媒体联手对本次发射任务进行了全程直播，可见中国航天对本次发射任务的信心之高，这回我们就来聊聊这嫦娥5号。   可能不少人要问了，嫦娥5号任务都有哪些技术难点呢？   我们分别从发射前和发射后来看看。 发射前：   发射前我们就单举一个加注的例子。 嫦娥5号本次采用的是组合体加注方式，整机共配置600多台（套）产品推进分系统，其中200多台（套）双组元推进分系统的推进剂加注时，嫦娥5号已经处于四器——即上升器，着陆器，返回器和轨道器——组合体状态，虽然这样更加接近飞行时的状态，可以简化总装流程，降低总装技术风险，但比起单器状态推进剂加注的难度和风险却大了很多。嫦娥5号探测器系统副总师、六院型号总师红星这样描述：“12个贮箱，要分成6组来加注；两种贮箱类型，金属膜片贮箱和表面张力贮箱;有需要抽真空的，有常压的;有需要对推进剂降温的，有希望保持常温的，加注方式各不相同；加注顺序还有交叉，要先加燃料，再加氧化剂，最后又回到燃料。此外，管子长、路数多、分叉多……需要关注的点多了很多。” 在他看来，嫦娥五号“四器”组合体状态下的加注，是我国航天器加注史上最复杂的一次。让我们来看一组数据对比：“组合体状态下的加注，与探测器的接口从单器状态的五六个增加到近20个，加注用的产品端管子路数从五六路增加到了近20路。组合体状态下，很多加注口位置抬高了，导致管路走向更加复杂、长度长了很多。以前，要保证管子不漏，只需照管好五六路、几十米长的管子，现在则需要同时管好近20路、约三百米长的管子。” 在四器组合状态下，嫦娥五号“摞起来高达八九米，很多凸出物如天线都装好了，加注工人在操作时，犹如在高处探出半个身子钻进设备丛林里， ...