《科学通报》2026年7月上旬刊（“地球科学对人类文明发展的贡献专题”）| 文章速递|地球|天文学|物理学|科学通报|顶尖科学家协会奖

封面以“文明之流, 源于大地”为核心意象. 贯穿画面的长河自深部奔涌而出, 寓意地球源源不断的物质与能量馈赠. 画面左侧的人类聚落和科技网络, 与右侧的文字公式及模型, 呈现了地球科学推动人类认知进步的演进历程, 诠释了人类文明与地球系统的深层联系.

悦读科学

异常缺陷: 非厄米异常点的高维推广

李珍, 杨哲森, 马冠聪

抑郁为何会“伤心”: 揭秘抑郁与心梗之间的“脑–心”暗号

张磊, 袁荃

冻土塌陷之后北半球冻土区的植被如何恢复?

刘琳, 夏卓璇

地球科学对人类文明发展的贡献专题

编者按

郭正堂, 姚玉鹏, 刘哲

观点

徐义刚

地球科学是研究地球结构、形成和演化的学科, 具有基础性和应用性双重属性, 是认识自然、利用自然、和谐自然的根本遵循. 本文提出认知、财富和规则为人类文明的新三要素, 据此梳理了地球科学对人类文明发展的历史贡献, 展望了在未来社会发展中的地学担当.

陈发虎, 熊巨华, 傅伯杰, 樊杰, 龚健雅, 朴世龙, 王姣娥, 陈旻, 杜德斌, 高连如, 李新, 吴志峰, 赵鹏军, 钟燕飞, 周伟奇, 高阳, 彭书时

本文总结了地理科学对人类文明与国家发展的五大贡献: 地图导航确立空间定位, 地理区划指导因地制宜, 区位地缘服务全球治理, 人地关系建模促进和谐共生, 空天协同观测提升感知治理能力. 面向未来, 地理科学将继续为人类文明和国家的发展提供核心支撑.

徐义刚, 周忠和, 张仲石, 万博, 郑袁明

地质学不仅揭示了地球与生命演化的奥秘, 为进化论等重大理论提供关键证据, 还催生了板块构造理论和天文周期理论等颠覆性认知; 推动了能源和矿产的大规模发现, 加速了社会经济变革; 助力防灾减灾、重大工程建设以及人与自然和谐共生, 支撑了人类文明与可持续发展.

胡瑞忠, 李献华, 刘学炎, 肖贤明, 赵军红, 张道涵, 郑袁明, 李薇

地球化学作为地质学与化学交叉融合的支柱学科, 深刻揭示了地球系统运行规律, 从精确测定地球年龄、重建月球火山活动历史, 到示踪壳幔物质循环与气候变化. 其理论方法极大推动了矿产资源与油气能源的探测评估, 并在生态环境治理和人类健康保障中发挥了关键作用.

符慧山, 赵亮, 李志伟, 王一博, 李忠海, 黄周传, 程惠红

本文基于对学科体系的系统梳理和广泛调研, 从改变人类世界观、推进人类工业文明、保障和拓展人类生存空间三个维度深入分析了地球物理学、空间物理学和大地测量学对人类文明所作出的重大贡献, 并在此基础上详细阐述了学科面向未来的责任和担当.

王会军, 谈哲敏, 刘哲, 李薇, 孙建奇

大气科学通过对地球系统从定性到“空天地”一体化的定量观测与理论研究, 极大地提升了对自然复杂系统的认知. 其成果直接转化为精准的数值天气预报与气候预测能力, 为防灾减灾、保障社会有序运行提供了支撑; 同时, 气候变化研究构建了完整的科学理论体系, 为全球协同应对提供了行动指南, 深刻影响着人类文明的进程.

陈朝晖, 王嘉祯, 陈鷟, 于志腾, 曹知勉, 刘鑫, 张亮, 吴立新

本文从认识海洋的历程、经略海洋的实践、海洋科学的繁荣深刻变革了人类文明、推动海洋科学贡献人类文明的中国力量、新时代海洋科学的担当五个方面, 以丰富例证论述了海洋科学对人类文明的贡献, 希望为未来海洋科学与人类文明协同发展提供参考与新思路.

吴丰昌, 朱永官, 彭建兵, 谷保静, 蒲晓, 刘羽

环境地球科学是研究人与自然相互作用的核心学科, 在推动人类文明发展中发挥了不可替代的作用. 百余年来, 其理论体系与实践应用始终与人类需求紧密相连. 聚焦污染环境、灾害环境、健康环境、生态环境等研究领域, 推动环境地球科学前沿突破, 支撑环境污染防治、地质灾害防控、人居健康保障, 助力生态文明建设和全球环境治理. 面向未来, 环境地球科学将继续引领人类奔赴绿色、健康、繁荣、可持续的文明新征程.

自然科学基金项目进展专栏

评述 / 物理学与天文学

光谱-偏振-强度多维光探测器研究进展

谢培欣, 王梧帆, 郑莹爽, 宋奎龙, 朱菲, 黄伟安, 周昱辰, 陈伟强, 江山, 李龙男, 李炜

本文系统梳理了光谱-偏振-强度多维光探测器的编码理论与研究进展, 从分时编码与空间结构化编码两个维度综述了新型多维光探测技术, 介绍了高维光场探测这一前沿进展, 总结讨论了各类探测器的物理机制与发展挑战, 为下一代集成化、智能化光探测系统的设计提供了理论支撑.

论文 / 物理学与天文学

基于力化耦合模型的双光子打印水凝胶参数调控与性能预测

刘旭涵, 张天翊, 郭昱均, 高扬, 曲绍兴, 陈哲

本文基于力化耦合模型, 建立了双光子打印N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)水凝胶的激光功率、扫描速度与单体转化率及力学性能之间的定量关系, 实现了对杨氏模量的精准预测, 为双光子聚合技术从经验试错向可预测、可设计的数字化制造转变提供理论基础.

评述

生命科学

王婷, 遇赫

本文综述古表观遗传学的研究进展, 系统介绍古DNA甲基化与核小体定位等表观遗传信号的重建方法, 重点总结其在古人类形态演化和古动物生活史研究中的应用, 并分析该领域在样本覆盖度、稀缺性、组织特异性和信号种类受限等方面的挑战, 展望其未来发展前景.

王大伟, 王奕橙, 卢姿颖, 张琳芮, 周孟孟, 胡艺馨

本文基于自我控制力量模型与疼痛重叠理论, 系统梳理疼痛对决策冲动性的影响机制. 指出疼痛通过消耗或再调动自我调节资源, 动态影响决策偏好, 并受情境与个体因素调节. 同时, 比较了多种干预路径, 为理解与调控疼痛相关的决策冲动性提供整合框架.

医学科学

糖尿病视网膜病变光学成像与人工智能评估技术的研究进展

赵紫昱, 张钊君, 王绪泉, 王蕾蕾, 徐娜娜, 马志远, 顿雄, 孙涛, 王占山, 程鑫彬

糖尿病视网膜病变早期症状隐匿, 精准筛查与风险预测仍面临挑战. 本文围绕光学成像与人工智能评估技术, 综述多模态眼底影像在结构、血流、光谱和代谢信息获取中的应用进展, 并展望AI驱动的病灶识别、进展预测和个体化管理, 为糖尿病视网膜病变智能评估技术发展提供参考.

材料科学与工程

二维共价有机框架表面生长及其气体传感器应用的研究进展

孙磊, 贺俊淇, 聂东, 张世明, 王定官

二维共价有机框架(2D COFs)因其高比表面积和可调控孔道结构, 在气体传感领域展现出巨大潜力. 本文系统综述了2D COFs的合成策略、传感机制及性能调控因素, 深入分析了当前挑战与未来发展方向, 为相关研究提供参考.

柔性电子皮肤材料、结构与多模态传感应用的研究进展

李盼, 高志鹏, 梁存满

柔性电子皮肤结合了材料科学、传感技术与结构设计等多学科优势, 其快速发展已成为健康监测、运动分析、人机交互等领域的研究热点. 本文系统梳理了电子皮肤在物理传感、化学传感及生物传感方面的研究进展, 深入分析了其基底材料、电极材料的核心性能与关键结构特性, 并展示了该技术在多模态感知领域的创新突破与实际应用中的巨大潜力.

论文

化学与能源科学

纳流控膜表面电荷精准调控促进离子高效传输及能源转换

沈悦, 王琛

受生物离子通道启发, 本文设计了一种基于共价有机框架(COF)的异质离子二极管膜. 通过表面电荷工程在COF通道内精准引入磺酸盐(负电)或季铵基团(正电)，调控电荷极性与密度, 显著增强了膜的离子选择性及整流效应. 该膜用于渗透能收集时, 在模拟死海水/河水盐度梯度下, 实现了高达49.1 W m–2的优异输出功率密度, 远超现有技术水平. 此工作为开发高效蓝色能源转换器件提供了新策略.

双金属Ce-Mn氧化物复合{001}TiO2光热协同催化苯

黄文成, 任璐, 赵超凡, 施宇, 王鑫娈, 孟丹, 倪慧楠

如何高效降解高浓度苯是治理大气污染的难点. 本文以Ce-Mn双金属氧化物复合{001} TiO2, 构筑光热催化剂. 双金属Ce-Mn氧化物复合可以显著提升催化剂的晶格氧活性以及降低催化剂的带隙宽度, 提高催化活性. 通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱测试探究光热协同催化机理, 为氧化净化挥发性有机化合物提供一种高效策略.

刺激响应型激基复合物发光材料的制备及多色防伪应用

张凤琪, 王雯娅, 杨永晟, 鲁婷婷, 申婉婷, 胡可, 赵震

基于激基复合物独特的发光机制, 本文通过构筑共晶配位聚合物, 成功实现了力致变色、力致发光变色以及可逆酸致发光变色性能. 该材料兼具光学比率型酸响应传感与肉眼可见的动态、多色、发光转变特性, 为新型光学防伪应用设计提供了可行路径.

医学科学

传统药物标准核酸序列平台的构建及应用

王多梅, 华中一, 徐昕怡, 张亚中, 刘为, 袁媛

在中医药“走出去”和国际化背景下, 针对传统药物标准核酸序列缺失、质量参差不齐等问题, 本文提出构建传统药物标准核酸序列平台(TMND)，通过整合多国药典药材性状与核酸标准信息, 建立了权威、系统且易于使用的传统药物与核酸序列综合数据库, 为传统医药国际化发展提供数据支持.

游凌森, 郭余俊, 彭子粟, 王文彤, 沈雳, 葛均波

面向可降解血管支架中聚左旋乳酸(PLLA)基体材料的性能协同优化难题, 本文构建了人工智能辅助的多目标计算筛选工作流, 筛选出聚乙二醇衍生酯优势候选家族, 并提出后续实验可重点考察的配比区间, 为医用高分子材料器械研发提供数据驱动的新思路.

《科学通报》是中国科学院主管、中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办的综合性中文学术期刊，致力于快速报道自然科学各学科基础理论和应用研究的最新研究动态、消息、进展, 点评研究动态和学科发展趋势。