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图片由《自然》杂志视觉团队挑选。文字由 Nisha Gaind 和 Emma Stoye 撰写。2024 年，一场壮观的日全食让北美的观众大饱眼福。这一年还带来了机器人技术的超现实发展、令人惊叹的极光和突破生物学极限的壮举。以下是《自然》杂志评选出的年度最佳科学图片。8 月，凶猛的野火蔓延至雅典郊区。大火吞噬了建筑物，毁坏了 1 万公顷的土地，整个地区的家庭、医院和修道院都被疏散。尽管希腊每年都会发生野火，但科学家们表示，由于气候变化，野火的强度和频率都在增加。Nick Paleologos/Bloomberg/GettyJaime Rojo/BigPicture Competition这些皱皱巴巴的花朵是噬菌体（感染细菌的病毒）群。研究人员对噬菌体进行处理，使其可以在显微镜下观察后，病毒自发形成了这些仅十分之二毫米宽的结构。每年地球经过斯威夫特-塔特尔彗星留下的碎片时，英仙座流星雨都会在史前巨石阵上空落下流星雨，英国索尔兹伯里附近巨石阵的观星者们看到了神奇的景象。天文摄影师乔希-杜里（Josh Dury）花了 3.5 个小时拍摄了这一奇观，并将流星、巨石阵和银河的 43 幅图像合成了这张照片。这种皱褶结构是由人类多能结肠细胞构成的类器官，代谢酶 MTHFD2 染成红色。科学家发现，参与细胞能量产生和核苷酸合成的代谢酶也在细胞核中发挥作用，协调细胞分裂等重要功能。Natalia Pardo Lorente/Centro de Regulación GenómicaWeevil knievel
象鼻虫
这只棕榈象鼻虫是要打架吗？谢里夫-阿卜杜拉-艾哈迈德（Sherif Abdallah Ahmed）拍摄的这幅Rhynchophorus ferrugineus物种特写在尼康小型世界显微摄影竞赛中获得了优异成绩。
Sherif Abdallah Ahmed/Nikon Small World Photomicrography Competition
今年 4 月，意大利埃特纳火山罕见地出现了 “烟圈”。当气体从新形成的火山口逸出时，就会产生这种被称为火山涡旋环的圆环。它们不是树叶——墨西哥米却肯州的这些树上点缀着数百万只正在睡觉的帝王蝶（Danaus plexippus）。帝王蝶在春天从加拿大和美国迁徙数千公里后，在高高的树上形成密集的群落来休息并恢复体力。Fabrizio Villa/Getty Jaime Rojo/BigPicture Competition共享旅程
摄影师 Enric Gener 花了几个小时在地中海寻找海洋生物，然后拍摄了海鸥骑海龟的超现实场景。这张照片入围了《海洋学》杂志举办的 “年度海洋摄影师 ”比赛。
Enric Gener/Ocean Photographer of the Year 2024
这个肾脏参与了日本科学家在老鼠身上进行的首次胎儿间移植。这项工作为人类在出生前移植器官迈出了一步。K. Morimoto et al./bioRxivLeap of faith
信念的飞跃
信念的飞跃 首次拍摄到帝企鹅（Aptenodytes forsteri）雏鸟从南极洲埃克斯特伦冰架边缘 15 米高的悬崖顶上跃入海洋的画面。
National Geographic/Bertie Gregory
大多数雏鸟在跳入冰水后都活了下来。那只掉进冰缝的雏鸟用喙爬了出来，跳过了剩下的路程。
大约五个月大时，帝企鹅雏鸟开始脱掉绒毛，长出成年羽毛，为部分时间在海上度过做好准备。
东京大学研究员聂明浩制作了这张鬼脸--一个覆盖着人体皮肤组织的模具。这种方法可以将人类皮肤附着在机器人身上。这可能看起来像恐龙，但它是 Prestosuchus chiniquensis 的标本，一种生活在 2.37 亿年前的古龙形动物。在它旁边，古生物学家罗德里戈-滕普-穆勒（Rodrigo Temp Muller）拿着迄今发现的最古老的化石之一--爬行动物 Gondwanax paraisensis。日全食让北美各地的人们目不暇接。图为华盛顿特区华盛顿纪念碑后面的日偏食。对科学家来说，这次日全食是一次前所未有的观测日冕的机会。北美日食沿途的观众将看到月球穿过太阳表面，遮挡住太阳圆盘，从而有机会目睹太阳外围的大气层。
图片来源：Alan Dyer/VW Pics/UIG via Getty
阿肯色州希伯泉日食开始时的照片。
图片来源：Sumeet Kulkarni/Nature
国际空间站与地球上的北极光交相辉映。太阳正处于其 11 年活动周期的高峰期，因此在地球上比往常更低纬度的地方出现了极光。Donald Pettit/NASA/Handout via Reuters在 5 月 8 日左右开始的猛烈太阳风暴中，太阳释放出大量磁化等离子体（在这幅紫外线图像中右下方看到的等离子体）。
5 月 10 日，在英国惠特利湾抓拍极光的照片，由于大规模太阳风暴的影响，在低纬度地区也能看到极光。图片来源：Ian Forsyth/Getty杰西卡-哈利特（媒体副主编）：今年真正让我难以忘怀的照片之一是 “2024 年度水下摄影师 ”的获奖作品，由亚历克斯-道森（Alex Dawson）在格陵兰岛拍摄，揭示了海底的鲸鱼墓地。首先吸引我的是那阴森恐怖、近乎异形的气氛。这些骸骨所属的鲸鱼并非自然死亡，而是被人类屠杀。它们的悲惨命运似乎完美地浓缩在这张在最恶劣条件下拍摄的震撼人心的照片中。![]()
Eclipse spectators.
日食观众
莉兹-布朗（媒体常务编辑）：虽然我们看到了一些令人惊叹的四月日全食照片，但我也很喜欢看人们观看日全食并做出反应的照片。遗憾的是，我没能亲眼看到日全食，但这位观众在日全食黑暗中的微笑显示了亲眼目睹日全食的震撼。
Shelby Tauber/The New York Times/Redux/eyevine
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The struggle is real.
阿米莉亚-亨尼豪森（媒体编辑）：肯尼亚的野生动物也深受其害。在这幅入围今年 BigPicture 自然世界摄影大赛决赛的作品中，Buddhilini de Soyza 拍摄了非洲东南部的猎豹（Acinonyx jubatus），它们在马赛马拉国家保护区试图渡河时被带往下游。Buddhilini de Soyza/BigPicture Competition![]()
Surface swirls
表面漩涡
汤姆-赫顿（高级媒体编辑）。在这幅由美国宇航局朱诺号太空船拍摄的色彩增强图像中，木星就像一块动荡的大理石，坐落在广袤的黑色虚空中。木星在画面的一角若隐若现，其漩涡状的北半球大部分都在画面的边界之外。我觉得这幅画面非常平静，让人联想到熔岩灯的催眠运动。尽管知道这些漩涡实际上是在地球表面肆虐的巨大气旋风暴--只有在云层上方 2.9 万公里处拍摄时，它们才显得宁静。
NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gary Eason (CC BY)Agnese Abrusci（资深媒体编辑）。这张获得高度赞扬的照片来自伦敦自然历史博物馆举办的年度野生动物摄影师大赛，拍摄的是一只在岩石间攀爬的朱貂（Mustela erminea）。构图非凡：垂直的裂缝将雪白的动物衬托得如同一件活的艺术品。摄影师拉里-泰勒（Larry Taylor）描述了这只动物如何紧追猎物，“以惊人的速度爬上崖壁的裂缝，在阴影中来回穿梭”。虽然它最终没有击中目标，又跌回了雪地里，但朱鹭马上又爬了起来，再次向峭壁上飞奔而去。它不畏艰险，似乎在提醒我们所有人要坚持不懈地迎接生活中的挑战。
Larry Taylor/Wildlife Photographer of the Year
Best Books
藏书家安德鲁-罗宾逊（Andrew Robinson）揭示了过去一年中的 10 本必读科学读物。
Kathy Willis Bloomsbury (2024)
凯西·威利斯，一位受过训练的古生态学家，擅长分析植物化石。2013年，她成为伦敦皇家植物园的科学总监后，才开始研究活生生的植物。在那里，她观察到访客们在植物旁停下脚步，“吸入它们的香气，享受它们的阴凉，或伸手触摸叶子或轻抚树皮”。
1984年的一篇科学论文向她揭示了一个事实：与那些只能看到砖墙的病房相比，能看到树木的病房中的胆囊手术患者恢复得更快（R. S. Ulrich Science 224, 420–421; 1984）。观察树木的患者需要的止痛药剂量比观察墙壁的患者要少。这种益处在文化上早已被认可。例如，佛陀的宗教教义鼓励在森林中冥想。受到启发的威利斯挖掘出许多大型数据研究，这些研究显示了植物与人类健康之间的关系。例如，一项包含卫星数据的美国调查显示，2000年代城市街道上失去了1亿棵树与预期相比，导致额外的21,000多人死于呼吸系统疾病和心血管疾病（G. H. Donovan et al. Am. J. Prev. Med. 44, 139–145; 2013）。她开始进行“法医工作”，以理解“当我们的视觉、听觉、嗅觉和触觉与自然互动时，我们的身体和心理是如何受到影响的”。正如她鼓舞人心的书所总结的：“没有周围多样化的自然，我们无法生存。”Arvind Narayanan & Sayash Kapoor Princeton Univ. Press (2024)计算机科学家阿文德·纳拉亚南和萨亚什·卡普尔设想了一个世界，其中只有一个词用于交通：“车辆”，涵盖了汽车、公交车、自行车、宇宙飞船和每一种旅行方式。关于车辆速度或环保性能的问题将毫无意义。不难看出，欺诈者如何利用混淆的消费者发展骗局。作者接着说，将“车辆”替换为“人工智能”（AI），“我们就很好地描述了我们生活的世界”。AI涵盖了一系列松散关联的技术，每种技术的工作方式不同，应用也不同。尽管AI的进步令人瞩目，但其滥用的潜力也同样巨大。纳拉亚南和卡普尔在他们深入研究的书中发现，研究人员、公司和媒体都对AI的“错误信息、误解和神话”做出了贡献——这是关于这个有争议主题的最佳书籍之一。有时存在故意的炒作：公司承诺AI尚未能（或还不能）交付的好处，类似于将“蛇油”作为灵丹妙药出售。书中分析了生成性AI模型，如聊天机器人；预测性AI系统，纳拉亚南和卡普尔认为“可能永远不会奏效”；以及内容审核工具，包括用于Facebook的那些。作者批评公司在未经适当认可或补偿的情况下，使用作家、艺术家和摄影师的作品来训练算法。Christopher Wills Oxford Univ. Press (2024)生物学家克里斯托弗·威尔斯在从秘鲁东部安第斯山脉的草原沿着陡峭蜿蜒的道路下降到下方的森林时发现，该地区的树木、鸟类和昆虫似乎随着每下降200-300米而发生剧烈变化，尽管它们只暴露在温度、降雨、湿度和阳光的微小变化中。当他读到在他旅行前一年由国际科学家合作发表的关于他所走道路的详细调查时，这一诱人的观察得到了证实。他回想起查尔斯·达尔文对加拉帕戈斯群岛上相邻岛屿上的雀鸟喙部不同寻常的困惑，尽管每个岛屿的气候相似——这一观察导致了进化论的诞生。“思考一个错综复杂的银行是有趣的，”达尔文在《物种起源》（1859年）的最后一段写道，“反思这些精心构建的形式，如此不同……都是我们周围作用的法则所产生的。”威尔斯的书从南美到亚洲的戈壁沙漠，再到海洋深处，利用遗传学来解开今天的错综复杂的银行——所有生物之间不可分割的联系——并扩展了达尔文对进化的理解。他认为“地球上每一个充满生机的生态系统都是一种进化的大熔炉”，充满了“新的突变变化”，其中一些“可以带领整个生态系统——偶尔甚至是整个星球——走向一个全新的方向”。Emilie A. Caspar Cambridge Univ. Press (2024)作为研究服从的神经科学家，在过去八年中，埃米莉·卡斯帕下达了45,000个命令，让他人对另一个人施加真正的、痛苦的电击，受到心理学家斯坦利·米尔格拉姆在1960年代臭名昭著的假电击实验的启发。只有大约3%的人拒绝她的命令“伤害另一个人”，即使他们有时也会在另一场合同意。她引用了历史学家和第二次世界大战退伍军人霍华德·津恩在1997年的评论：“历史上最可怕——战争、种族灭绝和奴隶制——的事情，不是由不服从造成的，而是由服从造成的。”
在二十世纪，估计有2.62亿人“通过种族灭绝、大屠杀、大规模谋杀和故意饥荒被政府杀害”，卡斯帕在她对这些暴行的引人入胜的评估中指出。她采访了1970年代柬埔寨和1994年卢旺达的暴行肇事者：这是一个极具挑战性的任务。更近期的种族灭绝“在很大程度上被政府否认”，使得这样的采访“几乎不可能”。肇事者对他们行为的最常见解释是他们只是在服从命令。她发现，在她的指导下给予他人痛苦的人在与痛苦相关的大脑区域的活动比那些自由行动并自愿造成痛苦的人要低。服从的大脑没有“像它应该的那样处理信息”，作者得出结论。Thomas S. Mullaney MIT Press (2024)Zhi Bingyi在德国获得了物理学博士学位，1946年回到中国，并在文化大革命开始的1960年代之前，作为一名工程师过上了杰出的职业生涯。后来，他被关进了牛棚。只有一支偷来的笔和一个陶瓷茶杯盖作为可擦写的写作表面，他发明了一种将汉字输入计算机的方法，将它们映射到字母代码上。最终，在1978年，他的突破被上海报纸的头版称赞：“汉字已经进入了计算机。”他自然是汉学家托马斯·穆拉尼开创性书籍中的关键人物。全球超过一半的人口使用不适合标准QWERTY键盘的脚本。汉字脚本尤其具有挑战性，它有一个涉及数千个字符且没有字母表的书写习惯（正字法）。尽管如此，中国计算机已经适应了使用QWERTY键盘，通过复杂的变通方法，例如“超图形”——穆拉尼创造的一个术语，描述一类写作，其中按下键盘上特定的字母序列会产生特定的字符。他讲述了从19世纪末开始的中国超图形计算机发展史，这是一个迷人和令人难以置信的故事。使用QWERTY键盘写汉字，“你打的永远不是你得到的”。The Story of Nature
《自然的历程》
Jeremy Mynott Yale Univ. Press (2024)
在古典希腊时期，哲学家苏格拉底以其在雅典四处询问专家关于如何定义他们领域的关键概念而闻名，例如向政治家询问“正义”，向诗人询问“创造力”。研究鸟类和自然的作家杰里米·迈诺特想象苏格拉底挑战一位既是物理学家又是作家的人定义“自然”。它包括人类行为，如“人性”，如艺术、政治和教育吗？物理学家回答说，实际上并不包括——那是文化。那么，自然包括“你的科学对象但不包括其实践吗？”苏格拉底继续追问。现在和当时一样，迈诺特得出结论，确定自然的一个简单定义并不容易。作者活泼、图文并茂的自然人类历史之旅，展示了自然的艺术形象，如诗人和画家威廉·布莱克对沉迷于测量的艾萨克·牛顿的肖像。迈诺特思考人们是否应该将自己视为自然的“观察者、参与者、管理者、受益者或监护人”。从史前洞穴画家开始，然后考虑农业学家、古典主义者、中世纪学者、浪漫主义者、理性主义者和环保主义者，书以气候变化和未来结束。它总结道：“自然是一个非常复杂的术语，有几个当前的含义，这些含义本身随着时间的推移而演变和变化。”![]()
Sue Brunning et al. British Museum Press (2024)在1271年至1275年间，意大利探险家马可·波罗（Marco Polo）从欧洲到中国进行了著名的陆上旅行。1877年，德国地理学家费迪南德·冯·李希霍芬（Ferdinand von Richthofen）将这条路线称为丝绸之路，指的是沿着古代商队路径在不同文明之间运输的货物和思想。实际上，丝绸之路并非单一的路线，而是多条。《丝绸之路》这本书——一本图文并茂、信息丰富的著作——是为了配合在伦敦大英博物馆举办的展览而制作的，展览将持续至2025年2月23日。这本书由三位早期中世纪欧洲、中亚和拜占庭收藏的策展人，以及一位丝绸之路考古学家共同撰写。许多物品都是神秘的。例如，一尊在瑞典出土的佛像，可以追溯到大约公元800年，可能是两个世纪前在巴基斯坦制造的。没有人知道这尊佛像是如何到达欧洲的，或者它在那里的意义。还有几件来自英国七世纪萨顿胡船葬的掐丝金属工艺品，包括一个复杂的金色剑鞘扣，它们包含了来自印度的石榴石。正如作者们所承认的，即使是故意将时间范围限制在公元500至1000年，而不是像历史学家通常那样覆盖超过一千年的时间，也“不可能在单一出版物中捕捉丝绸之路的全部范围和复杂性”。![]()
Mapping the Deep
《测绘深海》
Dawn J. Wright et al. Esri (2024)）
在20世纪80年代，当唐恩·赖特提交她的硕士论文——利用他人收集的海底数据进行的太平洋汤加海沟地球物理调查——时，它勉强获得了批准。但她的教授后来建议她，她在海洋学方面没有未来，应该考虑非科学的职业。
尽管如此，她还是申请了海洋钻探项目的海洋技术员，并成功了。今天，她是Esri公司的杰出海洋学家和首席科学家，Esri是加利福尼亚州雷德兰市一家以创建地理信息系统而闻名的软件公司。
2022年，她成为第五位女性和第一位黑人访问者，探访了挑战者深渊——地球上海洋床最深的地方，位于太平洋表面下近11,000米。她和她的潜水器资深飞行员花了两个多小时观察深渊，包括由太平洋和菲律宾两个板块数百万年来的碰撞形成的棱角岩石的巨石场。他们还发现了一个标签完整的啤酒瓶：“对赖特来说，这是一个令人沮丧的提醒，人类活动正在影响地球上最偏远的角落”。
她迷人的生活故事和许多吸引人的图片，由四位Esri出版社的同事与赖特合作撰写。它展示了如何用她的话来说，“我们可以将未知的深海变成已知的深海”。
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Carl Öhman Univ. Chicago Press (2024)
政治学家卡尔·厄曼在他的刺激、有时令人毛骨悚然的书中观察到，信息技术到来之前，死者往往与活人分开。现在他们与我们同在。他的祖父几年前去世了，使用了Instagram。通过查看该平台上的旧视频和帖子，作者指出，“我可以听到他愉快的笑声，阅读我们的对话，并嘲笑他对我激动的政治帖子的讽刺评论。”
古代的象形文字铭文和后来的印刷书籍使死者永垂不朽——他们的遗传数据记录也是如此。但人们在线存在的来世应该发生什么？
到2070年，Facebook上的死者用户可能会超过活人。厄曼写道，想象一下，如果我们能够访问法国将军拿破仑·波拿巴的Facebook消息，或者1930年代纳粹德国居民的数据模式，“学到的教训将是无穷无尽的。”但如果我们将集体的数字过去留给企业，他们肯定会用它来赚钱。
这个困境引发了道德问题，没有明显的答案。这本书并不声称提供解决方案。但它认为，没有任何一个人——比如科技企业家马克·扎克伯格或埃隆·马斯克——能够解决这些问题。相反，解决方案需要“民主审议”，厄曼指出。“与所有具有政治意义的事项一样，没有独立于我们认为值得追求的目标的客观优越解决方案。”
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How the World Made the West
Carl Öhman Univ. Chicago Press (2024)历史学家约瑟芬·奎因认为，直到19世纪初，文明并不存在——只有文明。然后，随着欧洲帝国的增长，文明开始主导历史思维。直到现在，世界的基本相互联系才在历史学家中复兴。她的广泛书籍，从青铜时代（约公元前3300年至公元前1200年）到15世纪至17世纪的探索时代，坚持认为：“文明思维嵌入了一种假设，即人类社会之间持久且有意义的差异，这造成了真正的伤害。”作为古代世界的历史学家，奎因收到许多学生的申请，希望探索古希腊和罗马作为西方文明的所谓根源。她的书通过展示许多其他文化的参与来拆解这种观点。希腊和罗马公开采纳了美索不达米亚的法律代码和文学、埃及的石雕、亚述的灌溉技术和黎凡特字母表。后来，欧洲采用了十进制数字表示，包括在印度创造并由阿拉伯世界以阿拉伯数字形式传播的零概念。“不是民族创造历史，而是人，以及他们彼此之间建立的联系，”奎因强调。https://www.nature.com/nature/volumes/636/issues/8043
