冰芯研究论文

编译 | 未玖

Science , 04 JUNE 2021, VOL 372, ISSUE 6546

《科学》 2021年6月4日，第372卷，6546期

天文学 Astronomy

The first 5 years of gravitational-wave astrophysics

引力波天体物理学的最初5年

作者：Salvatore Vitale

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摘要

引力波是由天体加速产生的时空涟漪；是广义相对论的直接推论，于2015年首次被直接观察到。

研究者回顾了引力波探测的前5年。目前已发现了50多个引力波事件，这些事件是由中子星和黑洞等致密物体的合并产生的。

这些信号使人们对致密物体及其前身星的形成有了深刻见解，使广义相对论的严格检验成为可能，并将物质的行为限制在比原子核更高的密度范围内。

发射引力波和电磁波的耦合波可用于探测短伽马射线爆的形成和重元素的核合成，并测量宇宙的局部膨胀率。

Abstract

Gravitational waves are ripples in spacetime generated by the acceleration of astrophysical objects; a direct consequence of general relativity, they were first directly observed in 2015. Here, I review the first 5 years of gravitational-wave detections. More than 50 gravitational-wave events have been found, emitted by pairs of merging compact objects such as neutron stars and black holes. These signals yield insights into the formation of compact objects and their progenitor stars, enable stringent tests of general relativity, and constrain the behavior of matter at densities higher than that of an atomic nucleus. Mergers that emit both gravitational and electromagnetic waves probe the formation of short gamma-ray bursts and the nucleosynthesis of heavy elements, and they measure the local expansion rate of the Universe.

Revealing x-ray and gamma ray temporal and spectral similarities in the GRB 190829A afterglow

GRB 190829A余辉中X射线和γ射线的时间和光谱相似性

作者：. Collaboration, H. Abdalla, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E. O. Angüner, C. Arcaro, et al.

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摘要

伽马射线爆（GRBs）是银河系外源的γ射线明亮闪烁，之后余辉发射衰减，与恒星核坍塌事件有关。

研究组使用高能立体视野系统（.），在爆发后4至56小时内观测到GRB 190829A余辉中的超高能（VHE）γ射线。GRB 190829A的低亮度和红移降低了内部和外部吸收，使其本征能谱可测。

在 TeV的能量之间，该光谱由幂律描述，光子指数为 ，类似于X射线光谱。X射线和VHEγ射线光曲线也显示出类似的衰减曲线。

X射线和γ射线波段的这些相似特征挑战了GRB余辉发射场景。

Abstract

Gamma-ray bursts (GRBs), which are bright flashes of gamma rays from extragalactic sources followed by fading afterglow emission, are associated with stellar core collapse events. We report the detection of very-high-energy (VHE) gamma rays from the afterglow of GRB 190829A, between 4 and 56 hours after the trigger, using the High Energy Stereoscopic System (.). The low luminosity and redshift of GRB 190829A reduce both internal and external absorption, allowing determination of its intrinsic energy spectrum. Between energies of and tera–electron volts, this spectrum is described by a power law with photon index of , similar to the x-ray spectrum. The x-ray and VHE gamma-ray light curves also show similar decay profiles. These similar characteristics in the x-ray and gamma-ray bands challenge GRB afterglow emission scenarios.

材料科学 Materials Science

Tough hydrogels with rapid self-reinforcement

可快速自我强化的坚韧水凝胶

作者：Chang Liu, Naoya Morimoto, Lan Jiang, Sohei Kawahara, Takako Noritomi, Hideaki Yokoyama, et al.

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摘要

大多数坚韧的水凝胶通过引入能够耗散输入能量的牺牲结构来增强。然而，由于牺牲损伤不能迅速恢复，这些凝胶的韧性在连续循环加载过程中大幅下降。

研究组提出了一种基于应变诱导结晶的水凝胶无损伤增强策略。对于聚乙二醇链高度取向并在大变形下相互暴露的滑动交联凝胶，结晶度形成并随着拉伸和收缩而软化，导致拉伸能几乎100%地快速恢复，以及 MJ/m2的优良韧性，这比聚乙二醇共价交联均质凝胶的韧性大一个数量级。

Abstract

Most tough hydrogels are reinforced by introducing sacrificial structures that can dissipate input energy. However, because the sacrificial damage cannot rapidly recover, the toughness of these gels drops substantially during consecutive cyclic loadings. We propose a damageless reinforcement strategy for hydrogels using strain-induced crystallization. For slide-ring gels in which polyethylene glycol chains are highly oriented and mutually exposed under large deformation, crystallinity forms and melts with elongation and retraction, resulting both in almost 100% rapid recovery of extension energy and excellent toughness of to 22 megajoules per square meter, which is one order of magnitude larger than the toughness of covalently cross-linked homogeneous gels of polyethylene glycol.

物理学 Physics

Establishing gold and platinum standards to 1 terapascal using shockless compression

用无冲击压缩法建立1太帕金和铂标准

作者：D. E. Fratanduono, M. Millot, D. G. Braun, S. J. Ali, A. Fernandez-Pañella, C. T. Seagle, et al.

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摘要

新技术突破了1太帕以上高压物理学的前沿，导致了新发现，为凝聚态物质理论和先进数值方法提供了严格测试。然而，绝对确定压力状态的能力仍是一个挑战，需要良好校准的压密基准材料。

为了得到了金和铂的准绝对、高精度、压密状态方程，研究组在国家点火装置和Z机器上进行了无冲击动态压缩实验，并推导出两个实验约束的太帕条件下的压力标准。

建立极端压力的精确实验测定将有助于更好地将实验与理论联系起来，为提高人们理解这些极端条件下的物质反应而铺路。

Abstract

New techniques are advancing the frontier of high-pressure physics beyond 1 terapascal, leading to new discoveries and offering stringent tests for condensed-matter theory and advanced numerical methods. However, the ability to absolutely determine the pressure state remains challenging, and well-calibrated pressure-density reference materials are required. We conducted shockless dynamic compression experiments at the National Ignition Facility and the Z machine to obtain quasi-absolute, high-precision, pressure-density equation-of-state data for gold and platinum. We derived two experimentally constrained pressure standards to terapascal conditions. Establishing accurate experimental determinations of extreme pressure will facilitate better connections between experiments and theory, paving the way toward improving our understanding of material response to these extreme conditions.

化学 Chemistry

CO2 electrolysis to multicarbon products in strong acid

强酸中电解CO 2 生成多碳产物

作者：Jianan Erick Huang, Fengwang Li, Adnan Ozden, Armin Sedighian Rasouli, F. Pelayo García de Arquer, Shijie Liu, et al.

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摘要

二氧化碳电还原（CO2R）作为一条将碳排放转化为有价值的化学品和燃料的颇有前景的途径，正被积极研究中。

然而，投入二氧化碳中有效还原的比例通常很低，对于多碳产品来说小于2%；在碱性和中性反应器中，其余部分与氢氧化物反应生成碳酸盐。

酸性电解质可以克服这一限制，但在这些条件下，析氢占主导地位。研究组报道称，在电化学活性位点附近浓缩钾离子会加速CO2活化，使酸中的CO2有效。

研究组在pH<1的铜上实现了CO2R，单次CO2利用率为77%，在电流密度为 A/cm2、全电池电压为 V时，对多碳产品（乙烯、乙醇和1-丙醇）的转化效率为50%。

Abstract

Carbon dioxide electroreduction (CO2R) is being actively studied as a promising route to convert carbon emissions to valuable chemicals and fuels. However, the fraction of input CO2 that is productively reduced has typically been very low, <2% for multicarbon products; the balance reacts with hydroxide to form carbonate in both alkaline and neutral reactors. Acidic electrolytes would overcome this limitation, but hydrogen evolution has hitherto dominated under those conditions. We report that concentrating potassium cations in the vicinity of electrochemically active sites accelerates CO2 activation to enable efficient CO2R in acid. We achieve CO2R on copper at pH <1 with a single-pass CO2 utilization of 77%, including a conversion efficiency of 50% toward multicarbon products (ethylene, ethanol, and 1-propanol) at a current density of amperes per square centimeter and a full-cell voltage of volts.

地球科学 Earth Science

Antarctic surface temperature and elevation during the Last Glacial Maximum

末次冰盛期南极地表温度和海拔

作者：Christo Buizert, T. J. Fudge, William H. G. Roberts, Eric J. Steig, Sam Sherriff-Tadano, Catherine Ritz, et al.

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摘要

极地冰芯中的水稳定同位素是古气候重建中广泛使用的温度指标，但在东南极洲的校准仍具有挑战性。

研究组利用钻孔测温和七个冰芯的积雪特性，重建了南极末次冰盛期最大地表冷却的幅度和空间格局。

南极西部地区相对于前工业化时期降温约10 。南极东部地区降温4-7 ，这与包括冰芯空气含量数据所显示的地形变化影响在内的全球气候模型结果一致，但比用水稳定同位素校准的现代空间梯度所显示的要小。

冰川期南极逆温改变使该预测与水同位素观测相一致。

Abstract

Water-stable isotopes in polar ice cores are a widely used temperature proxy in paleoclimate reconstruction, yet calibration remains challenging in East Antarctica. Here, we reconstruct the magnitude and spatial pattern of Last Glacial Maximum surface cooling in Antarctica using borehole thermometry and firn properties in seven ice cores. West Antarctic sites cooled ~10 C relative to the preindustrial period. East Antarctic sites show a range from ~4 to ~7 C cooling, which is consistent with the results of global climate models when the effects of topographic changes indicated with ice core air-content data are included, but less than those indicated with the use of water-stable isotopes calibrated against modern spatial gradients. An altered Antarctic temperature inversion during the glacial reconciles our estimates with water-isotope observations.

较之古代文学的源远流长，中国现当代文学走过的历史时域实在屈指可数。但伴随其逐步的历史化，对之进行研究的学者方家却堪称拥挤。正是因为它同研究者、同当下文学之间距离的并不长久，很多的研究对象在探讨的过程中总能迸出激烈的思想火花，彰显着这个特定文学范畴不一样的魅力。不过，相关论文与论著的频出并不意味着研究足够的广度与深度，在这段狭窄的历史区间当中，纵横驰骋的文学现象总是如幽灵一般诱引着研究者积年累月、前赴后继的“执迷不悟”。许多有趣或是吊诡的问题不时地搅动着研究者跃跃欲试的探秘之心。1980年的中国，告别旧时代的逆流，改革开放的春风骚动着包括经济、政治、文化等各个领域的仁人志士。本着“对于出现在我们国土之内、绵延了半个世纪以上的报告文学活动，进行系统的考察和尽可能完整的介绍”的“艰巨职责”，19卷本《中国报告文学丛书》的编辑出版工作在广大文艺界与新闻界同志的大力支持下有条不紊地展开了。在这套丛书的第3辑第六分册，完整收录了冰心建国之后创作的《印度之行》、《日本归来》、《湛江十日》、《咱们的五个孩子》等四篇“引人瞩目”的报告文学作品。单单从这点上来看，冰心与中国报告文学之间还是有着必要的关联，这也是促发我对二者之间关系进行更深入研究的肇始。 时至今日，查阅中国现代文学相关的研究资料，在对五四一代作家的研究当中，冰心研究的受关注度较之于鲁迅、沈雁冰、郭沫若等仍不可同日而语，这就像在文体范畴的研究当中，现代报告文学研究的理论深度远远不及现代小说、诗歌，甚至是其脱胎的母体散文。这样的双重冷落必然直接影响到了对冰心与报告文学之间关系的研究。在已有的研究成果中，只有李炳银写于1999年9月的《冰心与报告文学创作》采用线性考察的方式对冰心与报告文学之间的关系进行了简要的梳理，并从真实性、社会性的角度确证了冰心这类作品的报告文学属性。在他看来“冰心和报告文学的联系，更多的是她同社会生活的联系”。在这篇论文的第三部分，文章全文收录了冰心于1987年发表于《人民日报》的《我请求》一文，这是她对报告文学《神圣忧思录——中小学教育危机纪实》的声援文章，而并非自己的报告文学作品。从这个部分在文章中所占的比例来看，似乎作家冰心自己的报告文学创作实在捉襟见肘，甚至无法支撑起一个篇幅短小的研究文章？是否真实的境况也是这样的呢？抑或又是中国现代报告文学史料搜集实为匮乏的一个例证呢？ 事实上，在谈到包括冰心在内的许多作家的报告文学创作时，很多研究者都提到了一个缠绕中国报告文学研究已久的问题——散文与报告文学之间的关系，实际上也就是报告文学的文体认定问题。在相当长的一段时间里，报告文学的研究都被狭窄化，将其视为现代散文的一个部类是一种集体无意识的研究惯性。富于特殊性的理论建构方面的缺乏让中国报告文学的研究甚至一度难以为继，这和短暂时域中丰硕的创作成果相比显然是极不相称的。自然，在当下的语境中，相比于《超人》、《冬儿姑娘》等更具文学性的小说文本和《繁星》、《春水》等这类产生过极大轰动的诗歌作品，冰心的报告文学显然没有太多的话语权。至于二者之间的互动到底是怎样的一种情状，只有回到历史的缝隙中，真实才会浮出历史地表。任何简单的忽略或是含糊的一笔带过都将是对作家、对历史的不尊重。事实上，冰心与报告文学何时结缘，她的相关创作又在哪些方面彰显了报告文学的叙事特征，我们又该怎样去认定她在中国报告文学发展史上的地位，这些都是非常值得我们深入探讨的话题。一 在我看来，今天讨论的报告文学作品，指的应该是以现实中具体的人物、事件、问题等为主要的表现对象，以纪实性的叙述为主要的表现手段，展示一段真实的历史场域并体现出作家明确的思想主题与情感态度的文学作品。这其中的四个关键词是时代性、纪实性、叙述性和文学作品。作家在叙述的过程中必须处理好报告的及时性与文学的沉淀性之间的平衡，同时应当权衡好“报告”与“文学”之间的距离，只有做到这一些，才能够真正践行报告文学的文体品格。 基于这样的文体特征的认定，我们可以将中国报告文学的文体发生往前溯源到晚清以降的近代阶段，“随着社会生活变迁的加剧和报刊的诞生与发展，我国古已有之的纪实散文、传记文学和游记中的一部分，逐渐演变而成为我国最早的报告文学作品。”包括梁启超的《新大陆游记》、《戊戌政变记》、《欧游心影录》、黄远生的《记者眼中之孙中山》、《外交部之厨子》等是萌生期报告文学的典型范本。而五四运动之后，知识分子争取民主自由的要求依然选择了报告文学作为载体。除了瞿秋白的《饿乡纪程》、《赤都心史》、周恩来的《旅欧通信》等纪游体的报告文学之外，对时事及时有效的报道也是当时报告文学的重要组成部分。《学潮七日记》、《一周中北京公民大活动》等便是直接反映五四爱国运动的振聋发聩之作。这其中，还有一篇冰心的《二十一日听审的感想》同样值得关注。 “作品虽名为‘感想’，实际上记事成分很重。”以段祺瑞为首的北洋军阀政府在五四运动失败之后，伺机打击报复学生运动，在终于抓到口实逮捕了一名学生运动的首领之后，由北京审判厅于21日进行公审宣判。冰心有机会旁听了这次庭审，并用文字予以了如实的生动记录，并且在庭审之后的第四天便见诸报端。作品围绕法官与被收买学生之间串演“双簧戏”的表演情形展开，揭露了北洋军阀政府的反动本质。在叙述的时代性与纪实性上，冰心的这篇文章很好地做到了报告文学的文体要求。同时，在叙述与描写的同时，冰心还及时地站出来发表主观的议论，表达了自己对这个事件的感想。“刘律师辩护的时候，到那沉痛精采的地方，有一位被告，痛哭失声，全堂坠泪，我也很为感动。同时又注意到四位原告，大有‘踧踖不安’的样子，以及退庭的时候，他们勉强做作的笑容。我又不禁想到古人一句话，‘哀莫大于心死。’唉！可怜的青年！良心被私欲支配的青年！”叙议结构本来就是中国报告文学叙事结构类型在对小说线型叙述模仿基础上的一种突破。客观叙述基础上的主观议论确证了《二十一日听审的感想》的报告文学属性。赵遐秋在其《中国现代报告文学史》当中更是将冰心的这一篇文章连同《一周中北京的公民大活动》、《唐山煤矿葬送工人大惨剧》一起视为中国报告文学发生的标志，“作为我国最早的短篇报告文学作品，报告了这种新的文学样式在中国的诞生”，其之于中国报告文学文体发展的意义自然不容小觑。 1994年12月，由冰心故乡的海峡文艺出版社编辑的《冰心全集》出版问世。“本全集收入作者1919年至1994年的各类作品（含译文和部分书信、题词），按写作、翻译、发表的时间先后编排。”整个全集收入的第一篇文字便是冰心发表于1919年8月25日《晨报》第八版上的《二十一日听审的感想》。从这个意义上，我们可以发现，冰心同报告文学的结缘事实上是要早于她颇受赞誉的问题小说、小诗以及随后的儿童文学作品的。虽然此时包括她在内的所有报告文学作家都尚未具备明确的文体意识，而且冰心的整篇文章在创作的结构、语言、立场等方面也显得稚嫩、温和，但这并不意味着我们可以因此将其置于整个中国报告文学话语场域之外。二 以《二十一日听审的感想》这篇报告文学作品作为自己文学生涯的开端之后，冰心的创作重心迅速转向了问题小说，《两个家庭》、《斯人独憔悴》、《秋风秋雨愁煞人》、《去国》等相继问世，《超人》的出现更是将其虚构艺术的叙事才能发挥得淋漓尽致。这既是创作个体对于时代潮流的一种迎合，更体现出了发生期报告文学的鲜人问津。时代性的文学趋向对于单个作家的吸附与引导作用由此可见一斑。但这并不意味着冰心完全忘却了报告文学这一文体的存在，至少在她的创作中，我们依然可以零星发现其创作的实绩。1921年发表于《燕大青年会赈灾专刊》的《旱灾纪念日募捐记事》、1935年由平绥铁路管理局出版的《平绥沿线旅行纪》体现着冰心对报告文学创作断断续续的兴趣。 1920年，北方五省遭受严重的旱灾，爱国爱民的广大学生纷纷投入到了赈灾济民的工作当中，冰心同样积极地参与到了募捐等活动的开展过程中，并写作了《旱灾纪念日募捐记事》将事件的全貌予以真实地还原。这篇报告文学作品以时间线型的方式进行结构，限制聚焦与零聚焦相结合，张弛有度地将募捐活动的来龙去脉进行了客观的叙述。“走在东长安街，风推着我们走，对面说话都听不见，抱罐的手也僵了。‘风呵，再大一点，我要请你试一试青年的精神；风呵，再大一点，我们要藉着你，预备和万恶的社会奋斗！’”在《二十一日听审的感想》当中存在的温和语调在这里被这种宣泄式的昂扬激情所替代，面对着外在环境的苦涩与艰难，冰心借自己的口喊出了当时所有募捐青年学生共同的心声，也彰显了其深刻的社会责任意识与抗争精神。 在冰心所有的报告文学作品中，篇幅最长的莫过于《平绥沿线旅行纪》。1934年7月，冰心和吴文藻夫妇应平绥铁路局长沈昌先生之约，同时代邀了文国鼐、雷洁琼、顾颉刚、郑振铎、陈其田、赵澄等其余六人，组成“平绥沿线旅行团”。“我们旅行的目的，大约是注意平绥沿线的风景，古迹，美建，风俗，宗教以及经济，物产种种的状况，作几篇简单的报告。”“旅行归来，小病数月，迟至今日，方追记月前所得，并收集同行诸君子的作品，汇成一集，以献路局，并致感谢之忱！”仅从这一段话来看，文章给人的感觉更像是简单的旅行日志的罗列。但是，通篇浏览全文，对报告文学略有熟络的研究者一定会觉得眼熟。这种熟悉在于其结构方式上与20年代中国报告文学的代表之作瞿秋白的《饿乡纪程》、《赤都心史》的类同。甚至在如上所列出的序言部分，也基本上采用了类似的体例。纪游体的框架之下，文章采用时间先后作为结构的线索，旅行的经历是其外在的架构，实际上作者专注的是边防的重要性、民族自信心、民族间的融合等关系国家生死存亡的重大社会历史问题。战乱的语境之下，冰心的这一报告文学创作会同萧乾的《流民图》、夏衍的《包身工》、宋之的的《一九三六年春在太原》、范长江的《中国的西北角》等共同担当起了启蒙与救亡的时代重任。三 冰心相对集中的报告文学创作在新中国成立之后获得了一次丰收。除了《中国报告文学丛书》第3辑第六分册收录的《印度之行》、《日本归来》、《湛江十日》、《咱们的五个孩子》这些作品之外，还有像《伟大的友谊》、《朝阳和夕照》等。在这些作品当中，除了1964年发表于《人民文学》第6期上的《咱们的五个孩子》关注的是孩子们因为不幸而备受关爱的感人事迹之外，以上例举的其他几个报告文学作品无一例外都是纪游体的风格。这些报告文学文本也都延续了她在三十年代创作《平绥沿线旅行纪》时采用的单线型的时间结构方式，在对事件进行客观叙述之后，作者总会在最末摆明自己的情感态度。“在重聚的欢乐之中，我们高兴地坚信，人民的意志是不可违抗的！中日人民的热切的友好愿望，冲过了种种人为的障碍，隔着海洋互伸出来的团结之手，把我们越拉越近！作为亚非反对帝国主义和殖民主义的大家庭中的一员；我们的互助合作，可以说是刚刚开始。”事实上，在建国之后创作的这一类型的报告文学中，主观议论与客观叙述之间的结合程度已经明显地超过了《平绥沿线旅行纪》，叙议结构的一体化也表明了冰心报告文学创作在叙事上的进步。 《咱们的五个孩子》在冰心的报告文学创作当中应当算是第一次“为报告文学而报告文学”，体现出了作者鲜明的文体意识。这是她应《人民文学》编辑部之邀、经过认真细致的采访之后，几经酝酿沉淀写作出来的报道周同山、周同庆、周同来、周同贺、周同义五个孤苦伶仃的孩子事迹的作品。真实客观的事件还原以及真情流动的情感线索无疑更加方便了报告文学叙事功能的发挥。随后写作的《颂“一团火”》在对北京市百货大楼售货员张秉贵进行褒奖的过程中，冰心采纳的是相近的叙事态度。 十七年的报告文学呈现出两个很重要的题材趋向：一个是抗美援朝，一个是社会主义建设事业。包括巴金、靳以、老舍等老作家纷纷奔赴朝鲜前线，写出了像《生活在英雄们中间》、《保卫和平的人们》、《祖国——我的母亲》、《无名高地有了名》等报告文学。未能前往的冰心自然不会有这类题材的报告文学写作。不过，她把目光聚焦在了国内的社会主义建设事业上，《一个最高尚的人》、《大东流乡的四员健将和女尖兵》、《十三陵水库工地散记》、《记幸福沟》、《奇迹的三门峡市》、《再到青龙桥去》等报告文学作品相继见于《新港》、《收获》、《人民日报》等当时重要的报告文学发表阵地上。如火如荼的社会工程建设及其涌现出的榜样性的典型人物成了这些报告文学文本关注的重点所在。虽然这类作品体现出了明显的颂歌化倾向，在一定程度上伤害了报告文学的批判性品格，但在政治制导的时代里，这种稍显异化的报告文学作品虽烙上了政治的印记，却依然有着它独特的现实意义。1959年7月26日，在发表于《文艺报》的《关于散文》一文当中，冰心将散文定位为“我所最喜爱的文学形式”。在这篇文章的末尾，她说：“我认为我们近代的散文不是没有成绩的，特别是解放后，全国遍地的新人新事，影响鼓舞了许多作者。不但小说家、剧作家、诗人也在写散文，报刊上还有许多特写、通讯式的文章，以崭新的面貌与气息出现在读者的面前。而且有风格的散文作者，也不算太少，我自己所爱看的（以写作篇幅的长短为序），就有刘白羽、魏巍与郭风。”[]虽然只是简短的三言两语，却也道出了冰心在散文概念认知上的模糊，以及她对报告文学与散文之间关系认识上的重叠。她将报告文学作为了散文的一个部类进行看待。这就不难理解为什么很多她的报告文学作品最终被她选编收入在了散文集子当中予以发表。虽然缺乏足够清晰的文体意识，也不是一个专门性的报告文学作家，但冰心的报告文学创作研究不管是就报告文学文体本身而言，还是作家自身研究的深入都是必要的。