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作者：神州 审核：一毫秒的永恒   在《五分钟了解免疫 | 抗体如何以变应变？》中，我们已经窥探到了免疫系统诸多机制的冰山一角，那么今天让我们继续来了解我们的免疫系统。   上次我们大致了解了抗体在我们免疫系统中的重要性，不过抗体也并不是总能完成所有任务。有时候它也会束手无策，因为抗体通常的作用是与抗原结合改变其结构，让抗原失去原来的毒性 ( 或阻止其与细胞结合 )，或者形成聚沉以便吞噬细胞前来吞噬。但是抗体对于完整的细菌等病原体，即使与细菌膜上的抗原结合，也无法直接杀死完整的细菌。这个时候就需要另一个系统的帮助，也就是今天我们要了解的补体系统。   补体与抗体不同，补体并不是单个的大分子蛋白，而是由一系列功能蛋白组成的有序的系统，它们之间相互作用发挥有效的免疫功能。通常情况下，补体系统被激活并经一系列反应后，最终会产生一种被称为攻膜复合物 (MAC) 的物质。MAC 可以使细菌等病原体裂解，达到消灭病原体的目的。那么，补体系统是如何工作的呢？   在补体的经典激活途径中，补体自身识别并结合病原体的能力并不强，所以标记病原体的工作通常需要抗体来完成。抗体与病原体表面抗原结合，形成抗原- 抗体复合物后，其结构会发生改变，从而暴露出补体可以识别并结合的特殊位点。补体系统的激活至此开始发生。   补体系统的经典激活途径大致分为三个阶段： 识别阶段 活化阶段 攻膜阶段 1. 识别阶段   在这个阶段，补体系统中一种多聚分子复合物(C1 复合物) 开始识别抗原暴露出的特殊位点，补体细菌(a)(b)盐类和液体©并与之结合，产生C1 酯酶。 2. 活化阶段   在C1酯酶的作用下，另外几种补体物质(C4和C2)开始裂解并形成 C3 转化酶。C3 转化酶会继续裂解C3，使补体反应进一步放大，参与形成 C5 转化酶。 3. 攻膜阶段   在C5转化酶的作用下，补体系统的剩余成分 ...

作者：phy东西 审核：丛雨   盲拧，作为一个在普通人和魔方新手眼里看起来十分高大上的项目，一直备受追捧。笔者也曾经被这样问过： “小哥，你会不会那个……就是闭着眼睛拧魔方。”其实盲拧并不像大家想象的如此神秘，本文将对盲拧的思路做出一些基本的讲解，不会涉及太多具体的方法。由于笔者盲拧水平不高，本文必会存在一些疏漏，还请读者海涵。   本文所提到的公式均可以输入 https://alg.cubing.net/网站的Moves栏进行演示(输入时注意中英文符号区别)。在这里我们先介绍两种记号：[A:B] 与 [A,B]。[A:B] 的含义是先执行操作 A，再执行操作 B，最后执行 A 的逆操作，我们也可称A为 setup。[A,B]，即换位子 (commutator)，含义是先依次执行A、B操作，再依次执行A、B的逆操作(关于换位子的更多内容请参见群论相关教材 )。   我们再看如下公式(白顶绿前)[M,E]（没见过这两个记号的读者可以输入到上面的网站中进行查看）从结果上看，这个操作把U(up)、F(front)、R(right)三个面的中心块(其实还有D(down)、B(back)、L(left)的三个)进行了逆时针的轮换，因此我们将其称为“三循环”。然后我们考虑这个过程，因为结果上棱块与角块均没有变化，故只讨论中心块。[M,E]的展开形式为M E M’E’:第一步，M把白色中心放到了E层和M层在F面相交的地方(称作空穴)，白色中心块取代了绿色中心块的位置，并且把绿色中心“挤”到了D面;第二步，E’把红色中心推入空穴，红色中心块取代了白色中心块本来的位置(这里本来位置指的是白绿棱与白蓝棱中间的位置，而不是顶面的中心)；第三步，M’把红色中心块“拉”到U面，绿色中心块也取代了红色中心块的位置；最后一步，E把白色中心块“拉”回F面,也把绿色拉到R面，这样就把三个中心进行了逆 ...

作者：一毫秒的永恒 如果一切都按计划进行，印度的Pragyan月球车将从Vikram着陆器中驶出（如图所示），之后将用14个地球日的时间探索月球 | credit: ISRO   北京时间2019年9月7日凌晨，由印度空间研究组织(ISRO)研制的第二个月球探测器——月船2号所搭载的Vikram着陆器在距离月球仅2.1千米的高度失联。在此之前，印度试图创造历史，成为继美、俄、中之后，第四个实现月球软着陆的国家，以及第一个在月球南极着陆的国家，然而这一次的登月失败使印度的信心遭受了巨大的打击。前一篇文章中介绍的以色列非营利组织SpaceIL的Beresheet着陆器在着陆期间也不幸坠毁。   其实在2019年9月6日午夜，印度总理莫迪就抵达了萨迪什·达万航天中心，准备见证印度航天史上里程碑的一刻。北京时间2019年9月7日4时20分，Vikram着陆器偏离了预定轨道，ISRO主席K. Sivan无奈的宣布Vikram着陆器在距月球2.1千米的高度信号中断，ISRO的任务控制中心陷入一片沉寂。 Vikram着陆器计划的轨迹与实际的轨迹比较图，图中显示着陆器最后时刻下降的速度过快 | credit: ISRO   按照预定计划，Vikram 着陆器达到距月球5 千米的高度时，其速度为331 km/h，当高度进一步降低时，其速度将降低至100 km/h。但根据ISRO 公布的数据来看，Vikram 着陆器在距月球1.09 千米的高度时其水平速度达到了176 km/h，垂直速度达到了215 km/h，当信号中断时，Vikram 距离目标着陆点水平偏离轨道约1 公里。可以预见的是，如果没有处理程序进行制动的话，那么Vikram 将难逃坠毁的厄运。不过到底是什么原因导致此次着陆失败的，我们不得而知。 印度总理莫迪在ISRO目睹与Vikram着陆器失去联系后，与ISRO主 ...

作者：phy东西 审核：一毫秒的永恒   很多人在刚开始玩三阶魔方的时候，还原到顶层，遇到不会解决的情况，就会去转动几个角块使之复原。但如果我们不小心转动一个角块，顶层也许就会出现一个从没遇见过的情况。那么问题就来了，为什么转了一个角的魔方会出现不能复原的情况呢？   为了解决这个问题，我们要先定义一个魔方中的“量”——色相。 魔方色相示意图，字母分别是方位名词的缩写(如U代表Up，即“顶”) | Credits:wikiHow   因笔者考虑到大多数玩家都是以白色为底进行还原的，而且标准的魔方配色是黄白相对的。所以我们规定：当黄色与白色中心分别朝上朝下时，如果一个角块中黄色(或白色)的面朝上(或下)则规定为该色相为正确的色相，记作数值0；如果一个角块需要顺时针拧一下才能使该角块达到色相正确的状态，我们记该状态为数值1；对称的，如果一个角块需要逆时针拧一下才能使该角块达到色相正确的状态，我们记该状态为数值 -1。 此图中左前上角对应-1，右前上角对应1，其余均为色相正确对应0   接下来我们取一复原好的三阶魔方，并把黄色朝上。此时根据上面的规定，它所有角块的色相数值加在一起就是0。当我们随意转动一个面，比如说把朝着我们的面顺时针旋转，我们发现，正面的四个角的色相数值依次变为 1、-1、1、-1，后面四个角的色相数值依然是0，这个魔方的色相数值总和仍然为0。类似的，我们由此可以推出以下结论：从一个还原好的三阶魔方出发，仅通过面旋转得到的魔方的角块色相和总是3的整数倍。所以当我们仅转动一个角的时候，我们破坏了魔方角块的角块色相和，让魔方的角块色相和不再是3的整数倍，因此不能通过面旋转的手段还原这个魔方。   魔方中的奥妙远不止此，比如随意拼装的魔方只有1/12的概率可以复原，有的情况可以只用RU完成而有的不能……这些都可以通过自己的探索去进一步发掘。

作者：毫秒 校审：东达 发射~   2019年8月17日12时11分，酒泉卫星发射中心成功发射“捷龙一号”（Smart Dragon-1，简称SD-1）运载火箭，以“一箭三星”的方式，顺利将三颗卫星送入预定轨道。这是由中国航天首次采用纯商业化模式执行的商业航天发射，此次发射成功拉开了我国商业航天领域的新篇章。   从近期的发展来看，我国商业航天领域正在起步，就在捷龙一号首飞前一个月，我国的iSpace成为第一家将卫星送入预定轨道的中国私营公司。而仅仅在一周前，另一家中国公司——翎客航天（LinkSpace）进行了一次试飞，并成功完成了火箭回收。 捷龙一号运载火箭。   捷龙一号运载火箭的总体构型为四级固体发动机串联样式。火箭总长19.5米，箭体直径1.2米，起飞重量约23.1吨，是我国固体火箭中体积最小、重量最轻的火箭。中国长征火箭有限公司总裁唐亚刚介绍，“捷龙一号”700千米高度太阳同步轨道运载能力可达150千克，单发价格不超过2500万元，可以满足用户“一箭一星”或“一箭多星”的发射需求。   中国火箭公司不是一个纯粹的私人机构。该公司是中国运载火箭技术研究院(CALT)的子公司，其本身是国有的中国航天科技集团(CASC)的一部分。中国航天科技集团是中国主要的航空航天承包商，多年来，中国航天科技集团已经建造了诸如“神舟”、“长征”等系列火箭。   据新华社报道，该公司在不到18个月的时间内就研制出了“捷龙一号”。如果一切顺利，这次发射将为未来更多的发射建立基础，“捷龙一号”计划在2020年底前再进行四次发射。 捷龙一号四级固体燃料火箭示意图。   据新华社报道，此次发射任务由三颗卫星组成，主星为“千乘一号01星”，由北京千乘探索科技有限公司研制；两个搭载卫星为“星时代-5”卫星和“天启二号”卫星，分别由北京微纳星空科技有限公司和北京国电高科科技有限公司研制， ...

作者：神州 审核：东达   我们都知道生物的进化是基因突变和自然选择共同作用的结果。要说突变最快的生命( 这里“生命”选取的定义是薛定谔提出的“生命以负熵为食”，虽然争议很大，但对于生命的定义至今都没有十分确定的说法，而且这也不是这篇文章的重点，不做过多讨论)，我觉得莫过于各种细菌和病毒( 不过病毒是否属于生命仍有争议)。它们个体小、繁殖速度快，其中有一部分遗传物质的结构往往还很不稳定。而且它们中的大部分对各种动植物都有致病作用，所以我们也不断地生产出各种药物对它们进行灭杀。   但因为部分细菌和病毒繁殖快、易突变的特点，往往很快就会在药物的选择作用下，保留对药品具有抗性的个体或菌株，从而免受药物的伤害。现在限制使用抗生素正是因为它们这种令人头疼的特性。但在漫长的进化史中，动物们也进化出了相应的反制机制，来阻止病原体对自身的侵害。这种机制就是我们的免疫系统。免疫系统的强大让我们不用和病原体以命相搏。我想，如果我们要直接和病原体比较繁殖和进化速度，那么结局一定非常惨烈。   所以，免疫系统到底是如何让我们不用像病原体一样以个体的牺牲来换取群体的延续的呢？   既然病原体的抗原快速变化是编码它的碱基序列不断随机突变的结果，那么你可能会猜想，免疫系统产生抗体是不是也是随机变化的编码产生的呢？解决这个问题之前，我们要先大致了解一下抗体的结构。 图取自《免疫学基础》   以IgG抗体为例， 右图中白色的链条我们称之为轻链(Lightchain，L链)，其大约由214个氨基酸组成。与之相对，深蓝色的部分我们称之为重链 (Heavy chain，H 链 )，由约 500 个左右氨基酸组成，上端为氨基端 (N端)，下端为羧基端 (C端)。   抗体大部分的氨基酸序列是固定的，它们相对稳定，我们称之为恒定区(constant region,C 区)。而抗体的N 端还有很少一部分约110 ...

作者：面皮(Mepy) 审核：东达 左：对AI 一窍不通的人认为AI 会控制世界；右：我的AI 神经网络[把猫识别为狗]   AI(Artificial Intelligence)，即人工智能，是人类通过一定的方法模拟人类的智能。这里的方法，主要是数学方法，也就包括了各种各样的数学公式。我们一般把这些方法叫做“算法”。 模仿   为了模仿人类的智能，我们要先了解人类智能处理问题的流程。下面用识别手写数字做例子。   首先，人类通过眼睛来获取图像，也就是右边的两个歪歪扭扭的手写数字的图像；然后，神经元将得到的手写数字图像传送到大脑神经中枢进行处理；最后，大脑得到了与手写数字图像相对应的意义。   综上所述，人类阅读数字是经历了三个步骤(输入-处理-输出)的。   对于电脑来说，输入和输出都很简单。我们把拍到的照片往电脑里面传，这是输入。黑白照片的每一个像素都是用一个数字来表示，这个数字的大小在 0 到 1 之间，0 表示白色，1 表示黑色，中间是深浅不同的灰色，很多个表示像素的数字集中在一起，就能够表示一张照片。至于彩色照片，则一个像素需要3到4个数字来表示(如RGBA格式)，此处省去，有兴趣的读者可以在读完这篇文章后自行搜索。电脑可以通过屏幕显示数字或图像，这是输出。   那电脑要怎么模拟大脑的处理功能呢？这便是AI的难点。 概率函数   为了便于理解，我们把例子简化为：判断一幅手写数字图像是不是“4   。我们一看，就觉得左图肯定是“4”，右图肯定不是“4”。这也就是说， 我们的大脑在进行处理后， 认为：左图99%是 “4” ，而右图 100% 不是“4”。   我们的大脑对看到的图像，做了一个概率判断，这就是指我们的大脑在判断这幅图像是“4”的可能性是多少。小时候我们学会认“4”这个数字，靠的是看到大量的“4”，最终，我们的大脑就能够判断图像是不是“4”， ...

作者：阿白特尔   任何事物都有自己的生命周期，台风也不例外。这期科普我们就来谈谈台风的诞生、成长、成熟和消亡。 台风的诞生   台风，是诞生在西北太平洋的热带气旋的简称。热带气旋在全球的许多海域都可以产生，其中在东太平洋和北大西洋的叫飓风，在印度洋和南太平洋的叫旋风，在西北太平洋的叫台风。它们虽然名称不同，但生成、运作的机理是相同的，也就属于同一类型的天气系统。那么，热带气旋是怎么诞生的呢？   在广袤的热带海面上，海水经过阳光的暴晒，已经拥有了深厚的温暖水体。温暖的水面蒸发迅速，产生出大片湿润的水汽丰富的空气。 这时， 大气中发生一个扰动， 可能是季风的吹拂，也可能是热带大气的波动，还可能是高空冷涡的影响，总之，暖湿空气开始向着一个中心运动。大量暖湿空气被扰动带来，堆积在中心，升腾到空中。因为高空温度较低，水蒸气遇冷凝结成小水滴。众所周知，水蒸气液化的过程是放热的，于是水蒸气在空中的液化，就加热了空气，使得空气变得更轻，也就更容易上升。上升气流越来越强，也就需要越来越多的空气从四面八方汇入，水汽便随之源源不断地汇入；更多的水汽凝结，也就释放更多的热量，促使上升气流变得更强。于是我们发现这里出现了一个正反馈调节： 水汽凝结助长上升气流，上升气流带来更多水汽，更多水汽的凝结又产生更强的上升气流 。随着循环的进行，上升气流越来越强，四周汇入的空气越来越多，受到地转偏向力的影响，汇入的空气开始绕中心旋转。当旋转的最大风速达到 8级时，热带风暴就诞生了。   从上面的论述我们可以看出，台风诞生的关键就是建立起水汽凝结和上升气流之间的正反馈调节 (也叫台风的“ 发动机”)，因此，我们也不难猜测，台风并不是在任何区域都可以生成的。在陆地上和较冷的海面上，因为没有足够的水汽，无法启动台风发动机，也就一般无法生成台风。在低空的风向和高空的风向差别很大的地区，台风的高低层被风吹“歪” ...

作者：观复·钧天   每年夏秋季节，我国毗邻的西北太平洋上会生成不少名为“台风”的猛烈风暴，有的消散于海上，有的则登上陆地，带来狂风暴雨。这些台风从哪里来，又向哪里去，为何会给我国带来如此巨大的影响呢？今天，就由笔者给大家做一个关于台风的小科普。   台风是什么？台风实质是一种热带气旋，顾名思义，就是热带空气旋转形成的漩涡。而热带气旋可以按风力划分成热带风暴、强热带风暴、台风等不同等级。 台风是如何形成的？   台风的形成需要具备三个条件。   一是水汽条件，大海具有源源不断的水汽。   二是热力条件，夏季太阳光强烈照射的时候，水汽才能上升。在热带海洋上，海面因受太阳直射，海面温度达到约26.5℃或以上，在这样的温度条件下海水容易蒸发成水汽。海水不断加速蒸发成水汽上升，近地面气压降低，四面八方的空气(相对高气压)涌到中央(相对低气压)，中间就形成了一个热带低压中心。暖湿空气不断上升，周围空气向低压中心流动，从而形成风。   那么，台风眼和台风的涡旋形状是如何生成的呢？这就涉及到第三个条件——动力条件。   蒸腾向上的热空气越升越高遇冷凝结，这个过程会放热，于是气压越来越低，空气向低压中心辐合时，在地转偏向力的作用下逐渐形成旋转环流。北半球形成逆时针向中心辐合的气旋，南半球形成顺时针向中心辐合的气旋。随着台风不断增强，中心附近形成环状的强对流云墙。受角动量守恒和空气下沉运动等因素影响，台风中心区域的云量逐渐减少、风速减弱，从而形成了台风眼。   台风的初始阶段为热带低压，从最初的低压环流到中心附近最大平均风力达八级，一般需要2天左右；慢的低压要3到4天，快的只要几个小时。在发展阶段，台风不断吸收能量，中心气压越来越低，风速越来越大。而台风登陆后，受到地面摩擦和能量供应不足的共同影响，台风会逐渐减弱直至消失，这个过程便是台风的一生。 台风的体积有多大？   水平方向上， ...

作者：Star Life 审核：阿白特尔   晚上，我们仰望星空，在条件好的情况下，我们可以看见满天繁星。为了弄清这些天体，人们就要对这些天体进行观测和测量，根据观测到的数据进行理论计算，从而得到想要的结论。在天文学中，对于这些恒星、行星、深空天体和宇宙中其他天体进行观测，从而得到理论计算所需要的数值的学科，叫做天体测量学，这是天文学的一大分支。今天，就让我们来聊一聊如何测量恒星的距离。   我们都知道，恒星距离太阳的距离是不同的，但都非常遥远。因此在测量恒星距离的时候，我们不可能用地球上的长度计量单位。这时我们就要用其他的长度单位，光年就是其中之一。它的定义是指光在一年的时间中，在真空中所通过的距离，约为94605亿千米。恒星距离都非常遥远，比如最近的比邻星距离太阳也有4.2光年，而其他恒星就更远了，几百光年、几千光年甚至上亿光年。其实，我们测量恒星距离的单位不止光年。在测量距离相当远的恒星和其他河外星系时，光年这个单位也显得很小，于是人们又根据观测规定了另一个更大的单位——秒差距。   我们在夜空中看到的恒星的位置其实都是视位置，即它们在天球上的投影。那么，地球在围绕太阳运动，当地球运行到位于太阳两侧的相对的位置时，我们在地球上所观测到的同一颗恒星的位置肯定不同。那么，只要我们测出这个差异，就可以根据几何知识来求出恒星的距离。 一秒差   我们管这种因地球公转而导致恒星视位置变化叫做恒星周年视差 (AnnualParallax)。我们可以根据恒星周年视差来人为规定一种长度计量单位——当恒星周年视差等于1角秒(角秒是角度单位，1 角秒等于 1 度的三千六百分之一 )我们如何测量恒星到地球的距离？时，恒星距离地球的距离为1秒差距。约等于3.26光年或30.8 万亿千米。   计算恒星周年视差有一个公式：地球距离恒星的距离r＝恒星周年视差的一半（π）/1。   接下来， ...