科學創(chuàng)新故事

前言

康德說過：“世界上有兩樣東西最使人敬畏，那就是頭上的星空和心中的道德。”頭上的星空，可以理解為大自然。自從有人類以來，人們就一刻也沒有停止對大自然的探索，也沒有停止對自身的認識和提升。大約在500年前，現(xiàn)代科學技術(shù)在歐洲開始萌芽并得到突飛猛進的發(fā)展。新技術(shù)的大量使用，思想觀念上的進一步解放，科學體系逐步建立，科學的方法逐步完善，科學的領(lǐng)域逐步擴展。更重要的是實事求是，追求真理的科學精神得到發(fā)揚?？茖W發(fā)展的過程是十分曲折艱難的，科學家的研究和工作也不都是會得到掌聲和鮮花，在探討大自然的真理的時候，他們常常需要付出超出常人的努力，也常常要和固有的陳規(guī)陋習發(fā)生沖突，有時甚至需要付出鮮血和生命的代價。這些過去的故事在今天看來依然是那樣感人至深。當今的年輕人學習負擔很重，在學習大量教科書的同時，也應該從課堂里走出來，放松一下，看看課外圖書，學習一些科普知識，提升科學素質(zhì)，開闊視野。讓科學為我們的人生增添一些亮色。這些是我們編寫這套書的初衷。這是一套大型的科普叢書，我們力圖在弘揚科學精神，提倡科學方法，普及科學知識上下功夫。使這套書成為一部全方位啟迪人生智慧的生動教材，化為一曲有關(guān)科學的絢麗多彩而又妙趣無窮的華彩樂章。在編寫過程中，我們盡量全方位地展示科學發(fā)展的方方面面以及科學家的完整形象，盡量避免像教科書那樣平鋪直敘地展現(xiàn)科學技術(shù)的“一般知識”。那樣做不但枯燥無味，而且會使許多科學發(fā)明發(fā)現(xiàn)的漫長、曲折、艱辛的荊棘之路，被夷為短捷、直線、輕松的鮮花坦途；科學精神、科學信念、科學思想、科學方法等都沒有了蹤影。這套叢書，我們盡量不用平淡的實錄和乏味的說教，而是用或波譎云詭、動人心魄，或懸念迭起、引人人勝，或山重水復、云遮霧障，或柳暗花明、煙消日出的故事，讓讀者在輕松閱讀的同時，領(lǐng)略到科學的神奇魅力。這套叢書，盡量不用枯燥的筆調(diào)、華麗的辭藻、冗長的堆砌，而是力圖簡介，同時把大量的詩詞格言、民間諺語、趣味謎語、流行歌曲等鑲嵌在書中。這樣，讀者既可以領(lǐng)略到科學的嚴謹之美，又充分享受到濃濃的人文關(guān)懷。這套叢書，不僅是科學史的“錄音機”和“錄像機”，還是現(xiàn)實的“攝像機”，我們盡量把握時代的脈搏，把最新的科技進展收入到書中。這套叢書，我們不僅展示了科學家們光輝燦爛并大氣磅礴的“正面形象”；同時還展示了一些“背面”的縮影(有時是“陰暗”的)，例如他們的彷徨與吶喊、失誤和悲劇，甚至是一些錯誤。然而，這些使他們“大打折扣”的“陰影”，絲毫不會掩蓋他們的功績，反而讓人體驗到他們“有血有肉”的黎民本色和歷史局限，因此更加親近與真實。這本身也體現(xiàn)出了一種實事求是的科學態(tài)度。這種體驗，也許有利于拉近這些科學偉人和我們“凡人”之間的距離，堅定我們未來攀登科學高峰的信念。讓我們一道聆聽那動人的科學樂章，登上科學的天梯，步入科學的殿堂吧！陳仁政2008年3月

內(nèi)容概要

　　《科學創(chuàng)新故事：“禾下乘涼夢”這樣開始》力圖在弘揚科學精神，提倡科學方法，普及科學知識上下功夫?！犊茖W創(chuàng)新故事：“禾下乘涼夢”這樣開始》講述了幾十個科學史上的創(chuàng)新故事，以改變?nèi)藗冋J為科學研究枯燥無味，使《科學創(chuàng)新故事：“禾下乘涼夢”這樣開始》成為一部全方位啟迪人生智慧的生動教材，化為一曲有關(guān)科學的絢麗多彩而又妙趣無窮的華彩樂章。

作者簡介

陳仁政，1943年生于重慶，曾從事多科中學教學。在《數(shù)學通報》《中小學數(shù)學》《數(shù)學教學通訊》《物理通報》《物理教學》《中學物理教學參考》《物理教師》《中學物理》《中學物理教學》《物理實驗與儀器》《物理教學探討》《化學教學》《知識就是力量》《世界發(fā)明》《百科知識》《科學世界》《光明日報》《中國電子報》等40多種報刊上，發(fā)表過文章130多篇。出版過《站在巨人肩上》（叢書一套9冊）等10多部專著；其中《站在巨人肩上》獲2003年北方十五省市圖書評獎的一等獎。曾在1979年主持發(fā)明中國第一塊磁性教學板，發(fā)現(xiàn)電學中的“并阻定理”（載《物理教學》1995年第7期）等。

書籍目錄

1　“3．14”從幾何走向迭代——從阿基米德到“沙一波”2　地球“小”、月球“近”——“難事”并非難事3　“為國爭光”得獎賞——韋達妙解45次方程4  自殺者為何修改遺囑——“費馬難題”遺韻幾百年5　歐拉巧用“類比”——伯努利級數(shù)面前的創(chuàng)新6　刪繁就簡“通向自由”——歐拉的“七橋”和萊特的飛機7　從“9+9”到“1+2”——在通往“1+1”的道路上8　從伽利略到愛因斯坦——“兩面神”引出新理論9　制服“雷公”保平安——從尖鐵棒到等離子帶10　測量高溫的“尺子”——從熱電偶到光學高溫計11　借得“古董”解“難題”——一路走來的制冷技術(shù)12　數(shù)學教師“變魔術(shù)”——巴耳末巧得波長公式13　“山重水復”時的“檳榔”——狹義相對論面前的創(chuàng)新14　從韋伯到索末菲——原子結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)立15　慢高爾夫球更容易進球洞——費米破解“慢中子之謎”16　殺了“回馬槍”之后——梅曼的激光比太陽還亮17　摩擦力為什么會“消失”——神奇的多氧素18　從門捷列夫到查德威克——元素周期律風雨兼程19　從路布蘭到侯德榜——純堿生產(chǎn)200年20　“假飼喂”引出真學說——巴甫洛夫探秘“望梅止渴”21　窺視人體內(nèi)的奧秘——從X光到MRI22　“血液學掀起新革命”——王振義和他的學生陳竺23　創(chuàng)新為了小麥高產(chǎn)——金善寶和李振聲各辟蹊徑24　“水稻沒有雜交優(yōu)勢”嗎——“禾下乘涼夢”這樣開始25　只有地上的“光學”也不行——從“液體”到“哈勃”26　從“21勇士”到“坦普爾”——“深度撞擊”演“太空焰火”27　高樓反而不易倒塌——房屋抗震“八仙過?！?8　從“打水漂”到“冒黑金”——“中國貧油”面前的創(chuàng)新29　“射水打樁”馴服“無底”河——茅以升錢塘巧造橋30　借得“細絲”看“諸侯”——神奇的光導纖維31　強盜為何空手而歸——全息照相以假亂真32　“桌子前”移到了“脖子前”——從留聲機到MP333　從“無線電的心臟”到IC——電子放大器件的更新34　從SOS到GPS一無線電定位100年35　從尼普科夫到貝爾德——借得圓盤傳圖像36　從貝爾德到茲沃里金——電視如何走進千家萬戶37　從“巨人”到“光腦”——“巴貝奇的夢圓了”38　“蘋果”和IBM爭霸——“PC”如何走進千家萬戶39　自我“推銷”之后——磁盤這樣誕生40　借得磁芯造電腦——王安這樣成“巨人”41　多媒體面前辟蹊徑——沈望博“嫁接”聲霸卡42　從“古畢■”到“今畢舁”——“激光照排”的發(fā)明43　用點陣掃描中文——從“五筆”到“百花齊放”44　信息交流從“冷戰(zhàn)”開始一互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)立45　21世紀的狂奔——跨世紀工程“信息高速公路”46　金屬也有“大腦”——神奇的記憶合金47　從巴基球到碳納米管——方興未艾的納米技術(shù)48　測速雷達和其他——“多普勒效應”奏華章49　掘地千米見鹽鹵——世界之最：“卓筒”和“粲海”50　牧羊老人“走到今天”——從馬格尼特到磁懸浮列車51　此處“被動”勝“主動”——夜視設備的新發(fā)展52　春種“油樹”秋收石油——生產(chǎn)石油新思路53　牛頓生年和十月革命之謎——歷法改革從“舊”到“新”54　從羊皮帶到光量子一密碼一路走來55　火箭能飛出地球嗎——“自帶”“大氣”遨游宇宙56　易碎“china”與炭的革命——兩院士的“堅強如鋼”57　欲說還休探太空——從“航天”到“空天”主要參考書

章節(jié)摘錄

從伽利略到愛因斯坦——“兩面神”引出新理論趙玉祥——山西省一個“不起眼”的中學生。可就是這個中學生，在1986年竟使制造保險鎖的工程師們大吃一驚。趙玉祥的巧妙發(fā)明是：他去上學的時候，在外面用普通門鎖把門鎖上，屋里的人照樣可以開門出去；屋里的人插上插銷，外面的人也可以開門進去。當然，這只有拿鑰匙的自家人才能做到。這項發(fā)明說來也很簡單：用一長一短兩片門鎖搭扣，重疊起來，都釘在門框上，短的在里面固定，長的在外面，可以活動，而且朝屋里的一端做成鉤狀，以便鉤住插銷。這樣，外面的人雖然用鎖鎖上，但屋里的人拉開插銷照樣可以開門出去；屋里的人插上插銷，外面的人只要把那片活動門鎖搭扣往下按動，鉤子離開插銷，也可以把門打開。趙玉祥用了兩面神思維和逆向思維方法，巧妙的解決了保險鎖才能解決的問題，從而獲得了第三屆全國青少年科學創(chuàng)造發(fā)明一等獎。那什么是兩面神思維，這種方法的要點又是什么呢？原來，古羅馬神話中的門神，有兩副表情截然不同的面孔，能同時轉(zhuǎn)向兩個相反的方向，從兩個相反的方向去觀察事物。人們稱它為“兩面神”。近代精神病學家盧森堡曾把具有創(chuàng)造性的人物的思維歸結(jié)為“兩面神思維”。所謂兩面神思維，是指同時積極地構(gòu)想出兩個或更多并存的，或同樣起作用的，或同樣正確的相反的或?qū)α⒌母拍?、思想或印象。假如能把這些事物合并成一個事物，這樣就容易產(chǎn)生創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)或者發(fā)明來。最常見的例子是一枚硬幣同時有兩個面：一個字面，一個畫面。還有一種正反面都可以穿著的兩用風衣或兩用茄克衫。在科學史上，許多有創(chuàng)造才能的科學家、發(fā)明家，都經(jīng)常用兩面神思維去思考問題，從而引出驚人的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造。400多年前，意大利科學家伽利略(1564～1642)正是運用了兩面神思維方法，推翻了大科學家亞里士多德(公元前384～前322)的一個被世人深信了近2000年的理論——重物體比輕物體落得快。伽利略這樣設想：如果亞里士多德的理論正確的話，那么把一個重物和輕物捆綁在一起，落下去情況將怎樣？無非有兩種可能：一種是比原來的一個重物落得更快，因為兩個物體比原來的一個更重；另一種可能是下降速度介于兩者之間。因為重物要加速，輕物要減速。然而這兩種情況互不相容。這就證明了亞里士多德的錯誤。1672年，牛頓(1643～1727)向英國皇家學會遞交了一篇《關(guān)于光和色的新理論》的論文，提出了光的微粒說光由許多機械微粒組成。雖然他的同胞胡克(1635～1703)認為微粒說不具有惟一性和必然性，荷蘭科學家惠更斯(1629～1695)等主張光的波動說一光是一種在媒質(zhì)中傳播的機械波，但在當時微粒說更符合人們的直覺，加上牛頓的威望等因素，微粒說占了上風。1801年，英國物理學家托馬斯·揚(1773～1829)在皇家學會宣讀了《關(guān)于薄片顏色》的論文，提出了干涉、波長等概念，用著名的雙縫干涉實驗支持了波動說，使沉寂了近百年的波動說又復活起來。同時，法國科學家菲涅耳(1788～1827)給光的偏振現(xiàn)象建立了經(jīng)過實驗檢驗的數(shù)學模型，英國科學家麥克斯韋(1831～1879)提出了光的電磁場理論，赫茲用實驗證實了電磁波的速率等于光速，光作為一種電磁波得到了舉世公認。這樣，在19世紀下半葉，光的波動說就占了統(tǒng)治地位。為了解釋黑體輻射，德國科學家普朗克(1858～1947)在1900年提出了一個大膽的能量子假說——黑體輻射的能量變化不是連續(xù)的。然而，他只是將能量量子化作為一種方便的計算手段，并沒有賦予它真實的物理意義；更沒有意識到把能量量子化，根本背離了經(jīng)典力學和經(jīng)典電動力學。就在普朗克猶豫徘徊，大多數(shù)物理學家對他的能量子假說不以為然的時候，愛因斯坦的論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個試探性觀點》發(fā)表了。論文不但提出了著名的光量子假說，并運用它成功地解釋了光電效應現(xiàn)象，以及一系列與光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化有關(guān)的問題；而且明確地認識到量子概念的重要性，又強調(diào)了光的粒子性。這就解決了微粒說和波動說的矛盾。光量子的出現(xiàn)，必然要求人們把微粒說和波動說這兩種對立的學說一起融入到光的波粒二象性理論之中。但是，波粒二象性理論卻使經(jīng)典物理學面臨著“光的波粒二象性悖論”的挑戰(zhàn)。因為在經(jīng)典物理學中，波和粒子是對立的、互不相容的——一種物質(zhì)不可能既是粒子又是波。光有時是波，有時又必須是粒子——在經(jīng)典物理學中這種矛盾無法調(diào)和。顯然，在經(jīng)典物理學中這個悖論無法解決。對此，愛因斯坦曾經(jīng)這樣說：“我們面對的重大問題無法在我們制造出這些問題的思考層次上解決?！碑斎藗儾蝗菁{光量子的時候，愛因斯坦已經(jīng)遠遠超越當時的認識水平——把光看成既是粒子又是波。這種新觀點認為波動和粒子圖像在輻射理論中可以彼此相容——實際上解決了上述悖論。光電效應和1923年美國物理學家康普頓(1892～1962)、中國物理學家吳有訓(1897～1977)發(fā)現(xiàn)的“康普頓效應”，無可辯駁地證明光具有波粒二象性。當然，愛因斯坦不止一次使用兩面神思維。1913年夏，居里夫人和愛因斯坦結(jié)伴，帶著他們各自的子女到瑞士東部的一個風光秀麗的山地旅游。當他們攀登到一個山頂?shù)臅r候，愛因斯坦突然抓住居里夫人的手臂喊到：“夫人，你想，我需要知道的，就是當一個升降機掉進空中時，那里的乘客會出現(xiàn)什么情況？”這突如其來的“滑稽憂慮”，使在場的孩子們哄然大笑。其實，孩子們哪里會想到愛因斯坦正以激動人心的兩面神思維方法，發(fā)現(xiàn)了一個驚人的秘密，那就是升降機里的重力感覺，恰恰是加速度上升的慣性所引起的，由此揭開了震驚科學界的一個重要原理。這個原理正是愛因斯坦在兩年以后提出的廣義相對論的重要理論基礎。從這兩個故事可以看出，愛因斯坦顯示出超人的智慧、令人驚嘆的遠見卓識和大膽的創(chuàng)新精神——典型地運用了兩面神思維?！皠?chuàng)新是一個民族進步的靈魂?！?/pre>




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