卢培龙：人工设计蛋白质将怎样改变人类生活？
去年9月，科学突破奖基金会将2021年生命科学突破奖授予华盛顿大学西雅图分校的大卫·贝克（David Baker）教授，以表彰其在蛋白质设计领域方面的开创性贡献。贝克研发了一项新技术，能够设计出在自然界中从未见过的蛋白，包括一些对人类疾病具有干预性治疗潜力的新型蛋白。遗憾的是，因全球新冠疫情肆虐，颁奖仪式被迫拖延以至取消。为了让更多人了解到这一新兴研究领域，返朴联系到曾在大卫·贝克实验室开展博士后研究，现就职于西...
2021年06月11日 08:10
去年9月，科学突破奖基金会将2021年生命科学突破奖授予华盛顿大学西雅图分校的大卫·贝克（David Baker）教授，以表彰其在蛋白质设计领域方面的开创性贡献。贝克研发了一项新技术，能够设计出在自然界中从未见过的蛋白，包括一些对人类疾病具有干预性治疗潜力的新型蛋白。遗憾的是，因全球新冠疫情肆虐，颁奖仪式被迫拖延以至取消。为了让更多人了解到这一新兴研究领域，返朴联系到曾在大卫·贝克实验室开展博士后研究，现就职于西...
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去年9月，科学突破奖基金会将2021年生命科学突破奖授予华盛顿大学西雅图分校的大卫·贝克（David Baker）教授，以表彰其在蛋白质设计领域方面的开创性贡献。贝克研发了一项新技术，能够设计出在自然界中从未见过的蛋白，包括一些对人类疾病具有干预性治疗潜力的新型蛋白。遗憾的是，因全球新冠疫情肆虐，颁奖仪式被迫拖延以至取消。为了让更多人了解到这一新兴研究领域，返朴联系到曾在大卫·贝克实验室开展博士后研究，现就职于西...
2021年06月11日 08:00
数学越学越笨？先搞清什么是数学思维
最近几年，“数学思维”这个词的出现频率比以前明显高了不少，有很多课程也打着数学思维的旗号。然而在我看来，这些课程基本上都是挂羊头卖狗肉，甚至老师自己都不了解什么是数学思维。 本文是我为了跟同行交流而写的一篇关于数学思维课的普及性简介。虽然篇幅不长，但如果对数学这个学科和教育没有一些基本的认识，仍然可能存在理解困难。
撰文 | 娄文（中山大学数学学院）
当前数学教学的困境 数学是小...
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2021年06月10日 08:30
撰文 | 吴飙 根据多世界理论，宇宙是由无数个平行世界构成的，宇宙中的所有物体无论大小都由波函数描述。如果我们用ΨU 表示描述整个宇宙的波函数，那么根据多世界理论，这个波函数可以写成 ΨU = Φ1 + Φ2 +⋯+ Φn +⋯ . (1) 这里的每一个波函数Φn表示一个平行世界，它们各自独立演化互不干扰，偶尔发生干涉。 在我们这个平行世界，多世界理论的提出者埃弗里特 (Hugh Everett III，图 1) 出生于1930年...
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埃弗里特和他的多世界理论
撰文 | 吴飙 根据多世界理论，宇宙是由无数个平行世界构成的，宇宙中的所有物体无论大小都由波函数描述。如果我们用ΨU 表示描述整个宇宙的波函数，那么根据多世界理论，这个波函数可以写成 ΨU = Φ1 + Φ2 +⋯+ Φn +⋯ . (1) 这里的每一个波函数Φn表示一个平行世界，它们各自独立演化互不干扰，偶尔发生干涉。 在我们这个平行世界，多世界理论的提出者埃弗里特 (Hugh Everett III，图 1) 出生于1930年...
2021年06月10日 08:00
多世界诠释是量子力学诠释中的一种，最初由美国物理学家休·埃弗里特上个世纪50年代年提出，假定存在无数个世界以此来避免所谓的波函数坍缩。但这一理论如今更多的是因为它的科幻色彩而出现在普及读物中，为什么物理学家今天对此并不感冒？其中一个关键的问题在于，人们对量子行为的概率解释，并不能自洽的引入到多世界诠释中。
撰文丨Philip Ball
翻译丨一二三 宇宙不断地分裂成不同的现实世界，这一想法不可...
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多世界的幻想：最奇特的科学理论其实不自洽
多世界诠释是量子力学诠释中的一种，最初由美国物理学家休·埃弗里特上个世纪50年代年提出，假定存在无数个世界以此来避免所谓的波函数坍缩。但这一理论如今更多的是因为它的科幻色彩而出现在普及读物中，为什么物理学家今天对此并不感冒？其中一个关键的问题在于，人们对量子行为的概率解释，并不能自洽的引入到多世界诠释中。
撰文丨Philip Ball
翻译丨一二三 宇宙不断地分裂成不同的现实世界，这一想法不可...
2021年06月09日 12:30
撰文 | 倪忆（加州理工学院数学系教授） “终身职位”（tenure）是大学和研究机构中常见的一种聘任方式。其基本含义是，对于一定级别的学术研究人员，他/她在正常退休前都能有稳定的职位。除了个别极端情况外，研究人员都不会被所在单位解聘。这一制度保障了研究人员能够心无旁骛地从事学术研究，堪称学术自由的“压舱石”。正是有了tenure的保障，普林斯顿大学的怀尔斯（Andrew Wiles）才得以花费七年时间攻克费马大定理，而...
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闲谈美国大学tenure track制度：菲尔兹奖得主也曾挣扎
撰文 | 倪忆（加州理工学院数学系教授） “终身职位”（tenure）是大学和研究机构中常见的一种聘任方式。其基本含义是，对于一定级别的学术研究人员，他/她在正常退休前都能有稳定的职位。除了个别极端情况外，研究人员都不会被所在单位解聘。这一制度保障了研究人员能够心无旁骛地从事学术研究，堪称学术自由的“压舱石”。正是有了tenure的保障，普林斯顿大学的怀尔斯（Andrew Wiles）才得以花费七年时间攻克费马大定理，而...
2021年06月09日 08:00
撰文 | 魏少军 “我们每天都在接触芯片，但是我们看不见芯片，我们看到的只是一个整机。”
魏少军（清华大学集成电路学院教授） 大家好，我是来自清华大学集成电路学院的魏少军，今天我分享的内容是《小小芯片改变我们的生活》。一颗小小的芯片不仅是一个器件，而且还会持续地改变你我的生活。
什么是芯片？ 目前，芯片已经成为一个非常热的话题。那什么是芯片呢？其实我们每天都在接触芯片，大部分...
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芯片能够参与竞争的任何技术，最终都不可避免地成为失败者
撰文 | 魏少军 “我们每天都在接触芯片，但是我们看不见芯片，我们看到的只是一个整机。”
魏少军（清华大学集成电路学院教授） 大家好，我是来自清华大学集成电路学院的魏少军，今天我分享的内容是《小小芯片改变我们的生活》。一颗小小的芯片不仅是一个器件，而且还会持续地改变你我的生活。
什么是芯片？ 目前，芯片已经成为一个非常热的话题。那什么是芯片呢？其实我们每天都在接触芯片，大部分...
2021年06月08日 09:05
撰文 | 七君 铁块，也就是铁单质具有铁磁性，能和磁铁吸住，因此很多人会想当然地认为，含铁的血液必然也有磁性吧。在电影《X战警》里面，万磁王曾通过操控警卫血液里的铁控制他的行动。但是血液真的会被磁场吸引吗？ 1845年11月8日，法拉第做了一件万磁王看了想撕剧本的事，那就是测试了一下血液是否有磁性。法拉第在日记中写下：“血液没有磁性，我很震惊……考虑到铁在几乎各种状态下都具有磁性，这件事就更令人惊讶...
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用磁铁吸血液会发生什么事？做完实验的物理大佬惊呆了
撰文 | 七君 铁块，也就是铁单质具有铁磁性，能和磁铁吸住，因此很多人会想当然地认为，含铁的血液必然也有磁性吧。在电影《X战警》里面，万磁王曾通过操控警卫血液里的铁控制他的行动。但是血液真的会被磁场吸引吗？ 1845年11月8日，法拉第做了一件万磁王看了想撕剧本的事，那就是测试了一下血液是否有磁性。法拉第在日记中写下：“血液没有磁性，我很震惊……考虑到铁在几乎各种状态下都具有磁性，这件事就更令人惊讶...
2021年06月08日 07:12
一个重要的军事秘密就这么被泄露了……
撰文 | 尹裕 1965年，华罗庚先生曾在一个中学做数学普及报告，讲了三个小时，内容极为丰富，非常生动，且都非常有价值。听众有一千多人，其中很多人对这个报告终生不忘。 下面是报告中说到的一个故事，是根据笔者的回忆整理的。 故事的开始是前苏联的第一次洲际导弹试射，目的地在太平洋里。在试射前，苏联官方向全世界发出一个公告，说明导弹可能落入的区域，警告...
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华罗庚先生讲过的一个故事
一个重要的军事秘密就这么被泄露了……
撰文 | 尹裕 1965年，华罗庚先生曾在一个中学做数学普及报告，讲了三个小时，内容极为丰富，非常生动，且都非常有价值。听众有一千多人，其中很多人对这个报告终生不忘。 下面是报告中说到的一个故事，是根据笔者的回忆整理的。 故事的开始是前苏联的第一次洲际导弹试射，目的地在太平洋里。在试射前，苏联官方向全世界发出一个公告，说明导弹可能落入的区域，警告...
2021年06月07日 09:00
2017年，某承清华大学物理系主任陈曦教授指派，给该校新雅书院学生讲授物理学通识课，一晚上（三小时）要浏览一整门物理。2018年某又承清华大学经管学院院长钱颖一教授指派，在该校经管学院开设物理学史课 (16周，64学时，后改为48学时)，至今历经四轮。往后的岁月，在大学里开课于我恐是奢望了。人老不以筋骨为能，在多著名的大学站三小时讲课，那也跟下地种田上工地搬砖在大街小巷送外卖一样，本质上都是劳苦大众的谋生行为艺术。...
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高考来了，这里有一份文科物理学史试题：你也试一试？
2017年，某承清华大学物理系主任陈曦教授指派，给该校新雅书院学生讲授物理学通识课，一晚上（三小时）要浏览一整门物理。2018年某又承清华大学经管学院院长钱颖一教授指派，在该校经管学院开设物理学史课 (16周，64学时，后改为48学时)，至今历经四轮。往后的岁月，在大学里开课于我恐是奢望了。人老不以筋骨为能，在多著名的大学站三小时讲课，那也跟下地种田上工地搬砖在大街小巷送外卖一样，本质上都是劳苦大众的谋生行为艺术。...
2021年06月07日 08:00
基因测序技术进步意味着科学家们即将完成从端粒到端粒的人类基因组图谱测序工作。
原文作者 | Michael Eisenstein 由于基因和调控序列具有复杂多样的“地形”，人类基因组常常被比作为一幅地形图。但这幅图上有许多地方没有引人注目的美景，而是一望无际的沙漠公路。 以着丝粒为例，携带基因的两条染色体臂通过着丝粒相连。着丝粒由数千个几乎一样的α卫星序列组成——171bp的α卫星重复单位需要被正确排布以确...
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胜利在望：即将完整的人类基因组 | 《自然》技术特写
基因测序技术进步意味着科学家们即将完成从端粒到端粒的人类基因组图谱测序工作。
原文作者 | Michael Eisenstein 由于基因和调控序列具有复杂多样的“地形”，人类基因组常常被比作为一幅地形图。但这幅图上有许多地方没有引人注目的美景，而是一望无际的沙漠公路。 以着丝粒为例，携带基因的两条染色体臂通过着丝粒相连。着丝粒由数千个几乎一样的α卫星序列组成——171bp的α卫星重复单位需要被正确排布以确...
2021年06月06日 08:00
提到15世纪下半期佛罗伦萨文艺复兴黄金时代的雕塑家，人们首先就会想到委罗基奥（Andrea Del Verrocchio，1435年-1488年），尤其是他创作的耶稣与圣托马斯是佛罗伦萨共和时代的法律代表公众利益努力探寻真相并同时力求公正宽容的精神写照。
撰文 | 张羿
1 早年生平与求学经历 安德烈亚·德尔·委罗基奥，1435年前后出生于佛罗伦萨城中一个不太富裕的家庭中，真名为安德烈亚·迪·米凯利·齐奥尼（Andrea di Mi...
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30岁前名留青史，作品连挑剔的佛罗伦萨人都赞不绝口，他凭的是啥？
提到15世纪下半期佛罗伦萨文艺复兴黄金时代的雕塑家，人们首先就会想到委罗基奥（Andrea Del Verrocchio，1435年-1488年），尤其是他创作的耶稣与圣托马斯是佛罗伦萨共和时代的法律代表公众利益努力探寻真相并同时力求公正宽容的精神写照。
撰文 | 张羿
1 早年生平与求学经历 安德烈亚·德尔·委罗基奥，1435年前后出生于佛罗伦萨城中一个不太富裕的家庭中，真名为安德烈亚·迪·米凯利·齐奥尼（Andrea di Mi...
2021年06月06日 08:00
2009年，WHO开始呼吁各国谨慎使用抗生素，以防止产生耐药性更强的细菌。两年后，我国政府出台“限抗令”政策，整饬抗生素滥用的状况，遏制耐药菌发展和蔓延。但是，抗生素耐药仍然在势不可挡地发展为一场全球公共卫生危机，犹如达摩克里斯之剑高悬于人类头顶。造成这场危机的因素纷繁复杂，不仅设计病原体自身的进化、医疗中的过度使用、不合格药品诱发的抗药性、不同经济体的利益纠葛，甚至还牵涉到医疗伦理的困境。 本文经...
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抵抗致命病菌的最后一道防线，正以人道的名义悄悄瓦解
2009年，WHO开始呼吁各国谨慎使用抗生素，以防止产生耐药性更强的细菌。两年后，我国政府出台“限抗令”政策，整饬抗生素滥用的状况，遏制耐药菌发展和蔓延。但是，抗生素耐药仍然在势不可挡地发展为一场全球公共卫生危机，犹如达摩克里斯之剑高悬于人类头顶。造成这场危机的因素纷繁复杂，不仅设计病原体自身的进化、医疗中的过度使用、不合格药品诱发的抗药性、不同经济体的利益纠葛，甚至还牵涉到医疗伦理的困境。 本文经...
2021年06月05日 08:50
撰文 | 陈静 看到路口的红灯，我们就会停下脚步；听到雨滴打在树梢，就知道出门要带伞；一阵冷风袭来，人们下意识地系紧围巾……依靠视觉、听觉、触觉等等，人们接受到海量信息，并且将这些信息作为决策依据，调整自己的行为。 那么作为生命体基本结构和功能单元的细胞呢？“你有没有想过，当你中午吃了一个鸡腿，肉最终要分解成氨基酸，那么细胞怎么感知到这些新补充的氨基酸？又怎么表示‘我吃饱了’，从而启动合成代...
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寻梦丨刘颖：揭开细胞的“五感”之谜
撰文 | 陈静 看到路口的红灯，我们就会停下脚步；听到雨滴打在树梢，就知道出门要带伞；一阵冷风袭来，人们下意识地系紧围巾……依靠视觉、听觉、触觉等等，人们接受到海量信息，并且将这些信息作为决策依据，调整自己的行为。 那么作为生命体基本结构和功能单元的细胞呢？“你有没有想过，当你中午吃了一个鸡腿，肉最终要分解成氨基酸，那么细胞怎么感知到这些新补充的氨基酸？又怎么表示‘我吃饱了’，从而启动合成代...
2021年06月05日 08:00
准粒子不同于通常所说的基本粒子，而是类似于基本粒子的物理实体，从大量基本粒子的相互作用中产生。不过，粒子和准粒子之间的界线正变得模糊，那些所谓的基本粒子可能同样是演生出来的，或许存在一个更大的框架将它们统一起来。
编译丨乌鸦少年
粒子物理学标准模型中的17种基本粒子。准粒子不属于基本粒子。| Fermilab Visual Media Services. 如何说到创造新的粒子，粒子物理学家想到的或许是，在越来越强大的...
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它是粒子？不是粒子？哦，是准粒子！
准粒子不同于通常所说的基本粒子，而是类似于基本粒子的物理实体，从大量基本粒子的相互作用中产生。不过，粒子和准粒子之间的界线正变得模糊，那些所谓的基本粒子可能同样是演生出来的，或许存在一个更大的框架将它们统一起来。
编译丨乌鸦少年
粒子物理学标准模型中的17种基本粒子。准粒子不属于基本粒子。| Fermilab Visual Media Services. 如何说到创造新的粒子，粒子物理学家想到的或许是，在越来越强大的...
2021年06月04日 08:02
量子计算是一种全新的计算范式，有望为人类提供超乎想象的计算能力，从而为各个领域乃至我们日常生活带来极其深远的影响。随着一些科技企业巨头的加入，人们似乎能感觉到量子计算机已经距离我们不远了。本文试着回答如下几个问题：什么是量子计算？量子计算能干什么？如何实现量子计算？如何用超导体来做量子计算机？我们距离通用量子计算机还有多远？希望读者们读完之后，能够对量子计算有一个正确的认识，合理的期待！
撰...
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当量子计算遇上超导：一场美丽的邂逅
量子计算是一种全新的计算范式，有望为人类提供超乎想象的计算能力，从而为各个领域乃至我们日常生活带来极其深远的影响。随着一些科技企业巨头的加入，人们似乎能感觉到量子计算机已经距离我们不远了。本文试着回答如下几个问题：什么是量子计算？量子计算能干什么？如何实现量子计算？如何用超导体来做量子计算机？我们距离通用量子计算机还有多远？希望读者们读完之后，能够对量子计算有一个正确的认识，合理的期待！
撰...
2021年06月04日 08:00
编辑 | 陈良贤、李虹萦
设计师 | 陈良贤 近期，国际天文学联合会（International Astronomical Union 以下简称IAU）批准了中国提议在嫦娥五号降落地点附近的8个月球地貌的命名申请。 至此，月球上的中国地名增加到了35个。 从嫦娥奔月的古代传说到载人登月的科学探索，人类对月球的好奇由来已久。虽然直到20世纪人类才把探测器送上月球，但给月亮起地名的历史从17世纪就开始了。时至今日，月球...
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月球上九千多个地名怎么来的？中国占35个
编辑 | 陈良贤、李虹萦
设计师 | 陈良贤 近期，国际天文学联合会（International Astronomical Union 以下简称IAU）批准了中国提议在嫦娥五号降落地点附近的8个月球地貌的命名申请。 至此，月球上的中国地名增加到了35个。 从嫦娥奔月的古代传说到载人登月的科学探索，人类对月球的好奇由来已久。虽然直到20世纪人类才把探测器送上月球，但给月亮起地名的历史从17世纪就开始了。时至今日，月球...
2021年06月03日 11:42
撰文 | 郭菲（烟台大学） 近期，第七次全国人口普查结果公布，中国男性比女性多了3500万。总人口性别比为105.07，与2010年基本持平；出生人口性别比为111.3，较2010年下降6.8。总体来说，我国出生人口性别比仍然偏高，但人口结构正在持续改善。 网上关于人口性别比失衡背后的社会原因分析较多，这里不再讨论，但是笔者想指出一个大众容易误解的地方。许多人以为，在自然情况下，人口出生性别比和总人口性别比应该是接近...
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涨知识！生男生女的概率，并不是各占一半
撰文 | 郭菲（烟台大学） 近期，第七次全国人口普查结果公布，中国男性比女性多了3500万。总人口性别比为105.07，与2010年基本持平；出生人口性别比为111.3，较2010年下降6.8。总体来说，我国出生人口性别比仍然偏高，但人口结构正在持续改善。 网上关于人口性别比失衡背后的社会原因分析较多，这里不再讨论，但是笔者想指出一个大众容易误解的地方。许多人以为，在自然情况下，人口出生性别比和总人口性别比应该是接近...
2021年06月03日 10:30
凭什么有些动物能活那么长？
编译 | 小叶 众所周知，生物实验中采取的经典模式生物往往是果蝇、线虫、小鼠或者大鼠，因为它们寿命短，代次快。不过，在衰老研究领域，有小一批科学家另辟蹊径，专门观察动物界的“寿星们”。无论出于何种演化目的，一些动物确实获得了“长寿密码”，比自己的近亲同类活得更长久。因此，科学家们决心一窥究竟，理解它们体内的基因和生物化学通路，打开通往长寿的大门。
“长寿秘...
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长寿大法哪家好？人类能否学得了？
凭什么有些动物能活那么长？
编译 | 小叶 众所周知，生物实验中采取的经典模式生物往往是果蝇、线虫、小鼠或者大鼠，因为它们寿命短，代次快。不过，在衰老研究领域，有小一批科学家另辟蹊径，专门观察动物界的“寿星们”。无论出于何种演化目的，一些动物确实获得了“长寿密码”，比自己的近亲同类活得更长久。因此，科学家们决心一窥究竟，理解它们体内的基因和生物化学通路，打开通往长寿的大门。
“长寿秘...
2021年06月02日 13:00
撰文 | 返朴 昨日（2021年6月1日）北京时间下午3点，2021年度邵逸夫奖现代几何得主名单公布： 天文学奖平均授予两位在磁星领域做出杰出贡献的女性天文学家维多利亚·卡士比（Victoria M Kaspi）和赫里莎·库韦利奥图（Chryssa Kouveliotou）； 生命科学与医学奖授予分子生物学家斯科特·埃姆尔（Scott D Emr）； 数学科学奖平均授予两位在几何学领域影响深远的数学家尚–米歇尔·比斯姆（Jean-Michel Bism...
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2021年度邵逸夫奖公布，磁星研究、膜蛋白转运、现代几何分获三大领域奖
撰文 | 返朴 昨日（2021年6月1日）北京时间下午3点，2021年度邵逸夫奖现代几何得主名单公布： 天文学奖平均授予两位在磁星领域做出杰出贡献的女性天文学家维多利亚·卡士比（Victoria M Kaspi）和赫里莎·库韦利奥图（Chryssa Kouveliotou）； 生命科学与医学奖授予分子生物学家斯科特·埃姆尔（Scott D Emr）； 数学科学奖平均授予两位在几何学领域影响深远的数学家尚–米歇尔·比斯姆（Jean-Michel Bism...
2021年06月02日 11:00
撰文 | 孟子杨
来源 | 本文选自《物理》2021年第5期
引 子 三昧是佛教里的话，是说修行的人能够止息杂念，心神平静，进入禅定，一窥事物的真谛。我们这些俗人，又生活在俗世，每天都在吃喝拉撒中辗转，应付尚且不足，禅定更不可及，离三昧境盖益远矣。大先生有篇著名的文章，叫《世故三昧》，很短，很有趣，把在人世间难得三昧的窘境和苦境写得通透，感兴趣的读者可以找来看看，一定强过阅读下面带着公式和图表...
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转角石墨烯的三昧｜量子多体中的呐喊与彷徨之九
撰文 | 孟子杨
来源 | 本文选自《物理》2021年第5期
引 子 三昧是佛教里的话，是说修行的人能够止息杂念，心神平静，进入禅定，一窥事物的真谛。我们这些俗人，又生活在俗世，每天都在吃喝拉撒中辗转，应付尚且不足，禅定更不可及，离三昧境盖益远矣。大先生有篇著名的文章，叫《世故三昧》，很短，很有趣，把在人世间难得三昧的窘境和苦境写得通透，感兴趣的读者可以找来看看，一定强过阅读下面带着公式和图表...
